Как найти центр равнобедренного треугольника – МАТВОКС ⋆ Свойства окружности, описанной около равнобедренного треугольника ⋆ Энциклопедия математики

Содержание

Центры треугольника Википедия

Замечательные точки треугольника — точки, местоположение которых однозначно определяется треугольником и не зависит от того, в каком порядке берутся стороны и вершины треугольника.

Обычно они расположены внутри треугольника, но и это не обязательно. В частности, точка пересечения высот может находиться вне треугольника. Другие замечательные точки треугольника см. в энциклопедии центров треугольника.

Примеры

Замечательными точками треугольника являются

  • Точки пересечения:

Минимаксные точки треугольника

Минимаксными (экстремальными) точками треугольника называются точки, в которых достигается минимум некоторой функции, например, суммы степеней расстояний до сторон или вершин треугольника[1].

Минимаксными точками треугольника являются:

  • Точка пересечения трёх медиан, имеющая наименьшую сумму квадратов расстояний до вершин треугольника (теорема Лейбница).
  • Точка пересечения трёх медиан треугольника является единственной точкой треугольника такой, что проведённые через неё три чевианы разделяют своими концами стороны треугольника на шесть отрезков. При этом произведение длин трёх из этих шести отрезков, не имеющих общих концов,
    максимально
    [2]
  • Точка Торричелли (первая), имеющая наименьшую сумму расстояний до вершин треугольника с углами не более 120 градусов.
  • точка Лемуана, имеющая наименьшую сумму квадратов расстояний до сторон треугольника.
  • Основания высот остроугольного треугольника образуют ортотреугольник, имеющий наименьший периметр из всех треугольников, вписанных в данный треугольник.

Изо-точки и изо-прямые треугольника

Изо-точками являются точки треугольника, дающие какие-либо равные параметры трёх треугольников, которые образуются при соединении изо-точки отрезками с тремя вершинами треугольника[3]. В результате образуется фигура типа «глаз дракона» (см. рис.)

Изо-точки треугольника, образующие фигуру типа «глаз дракона»

Изо-точками треугольника такого типа являются:

Изо-точки треугольника, образующие фигуру типа «Трилистник (узел)»

Трилистник(узел) Стилизованный трилистник (узел)

Изо-точками треугольника такого типа являются (см. рис.):

  • Центр Шпикера S является точкой пересечений прямых AX, BY и CZ, где XBC, YCA и ZAB подобные, равнобедренные и одинаково расположенные, построенные на сторонах треугольника ABC снаружи, имеющие один и тот же угол у основания arctg[tg(A/2)tg(B/2)tg(C/2)]{\displaystyle \mathrm {arctg} \,[\mathrm {tg} \,(A/2)\mathrm {tg} \,(B/2)\mathrm {tg} \,(C/2)]}[4].
  • Первая точка Наполеона N1{\displaystyle N_{1}}, как и центр Шпикера, является точкой пересечений прямых AX, BY и CZ, где XBC, YCA и ZAB подобные, равнобедренные и одинаково расположенные, построенные на сторонах треугольника ABC снаружи, имеющие один и тот же угол у основания 30 градусов.

Изо-точки треугольника, образующие фигуру типа «Цветок традесканции»

Цветок традесканции Стилизованный цветок традесканции

Изо-точки треугольника, образующие фигуру типа «Цветок традесканции» (см. рис.) следующие:

  • точка пересечения медиан образует тремя малыми отрезками чевиан три четырёхугольника с равными площадями.
  • точка пересечения биссектрис образует тремя перпендикулярами к трём сторонам треугольника три четырёхугольника-дельтоида с двумя одинаковыми у всех смежными сторонами. Другая пара равных смежных сторон в общем случае у всех разная. У всех трёх дельтоидов есть пара равных противоположных углов в 90 градусов. Они — вписанно-описанные четырёхугольники.
  • Три окружности, проведённые внутри треугольника через точку Микеля, пересекают стороны треугольника в трёх точках. Три хорды, проведённые через точку Микеля и три точки пересечения трёх окружностей с тремя разными сторонами треугольника, образуют равные углы со сторонами.

Другие изо-точки треугольника

Изо-точками треугольника такого типа являются:

  • точка Лемуана (точка равных антипараллелей) — точка обладающая свойством: проведённые через неё 3 антипараллели (линии, антипараллельные 3 сторонам треугольника) дают внутри треугольника 3 отрезка равной длины.
  • точка равных параллелей (Equal Parallelians Point)[5]. В некотором смысле аналогична точке Лемуана. Точка обладает свойством: проведённые через неё 3 параллели (линии, параллельные 3 сторонам треугольника) дают внутри треугольника 3 отрезка равной длины.
  • точки Скутина — точки равных чевиан треугольника. Теорема Скутина утверждает, что три отрезка прямых или чевианы, проведённые внутри треугольника через три его вершины и через любой фокус описанного эллипса Штейнера, равны между собой. Эти фокусы часто называют точками Скутина.

Изо-прямые

Изо-прямыми (изо-линиями) треугольника являются прямые, которые разрезают данный треугольник на два треугольника, имеющие какие-либо равные параметры[3]. Изо-прямыми треугольника являются:

  • Медиана треугольника делит противоположную сторону пополам и разрезает треугольник на два треугольника с равными площадями.
  • Биссектриса (Биссектор) треугольника делит пополам угол, из вершины которого она выходит.
  • Высота треугольника пересекает противоположную сторону (или её продолжение) под прямым углом (то есть образует два равных угла со стороной по обе стороны от неё) и разрезает треугольник на два треугольника с равными (прямыми) углами.
  • Симедиана — геометрическое место точек внутри треугольника, выходящее из одной вершины, дающее два равных отрезка, антипараллельных двум сторонам, пересекающимся в этой вершине, и ограниченных тремя сторонами.
  • Кливер треугольника разбивает периметр пополам. Кливер треугольника — это отрезок, один конец которого находится в середине одной из сторон треугольника, второй конец находится на одной из двух оставшихся сторон. Кроме того, кливер параллелен одной из биссектрис угла. Каждый из кливеров проходит через центр масс периметра треугольника ABC, так что все три кливера пересекаются в центре Шпикера.
  • Также разбивает периметр пополам отрезок, соединяющий точку касания стороны треугольника и вневписанной окружности с вершиной, противоположной данной стороне. Три таких отрезка треугольника, проведённые из трёх его вершин, пересекаются в точке Нагеля. Иными словами, этот отрезок есть чевиана точки Нагеля. (Чевиану точки Нагеля в английской литературе иногда называют сплиттером (splitter) или делителем пополам периметра. К сплиттеру они относят и кливер).
  • Эквалайзер (equalizer) или уравниватель (выравниватель) — отрезок прямой, разрезающий треугольник на две фигуры одновременно равных площадей и периметров[6]
  • Немного об эквалайзере (equalizer). Любая прямая (эквалайзер), проходящая через треугольник и делящая площадь треугольника и периметр пополам, проходит через центр вписанной окружности. Таких прямых может существовать три, две или одна.
    [7]

Замечание об изо-прямых треугольника

В английской литературе вводится понятие бисекции (Bisection), как разделение чего-либо на две равные части. Например равнобедренного треугольника на два равных, отрезка прямой на два равных, плоского угла на два равных. Соответствующие линии будут являться частным случаем изо-прямых (изо-линий) треугольника.

Прямые n

Важным частным случаем изо-прямых являются так называемые прямые n треугольника. Прямая n треугольника, исходящая из его вершины, делит противоположную сторону в отношении n-х степеней прилежащих к ней двух сторон[8]. Важными частными случаями прямых n являются:

Для прямых n треугольника очень просто найти в общем виде некоторые свойства. Например, для прямой n изогонально сопряжённой будет прямая (2-n), а изотомически сопряжённой будет прямая минус n.

Замечание

Барицентрические координаты центра, записанные через стороны (или тригонометрические функции углов) треугольника, дают возможность перевести многие задачи о центрах треугольника на алгебраический язык. Например, выяснить, задают ли два определения один и тот же центр или лежат ли три данных центра на одной прямой.

Можно использовать и трилинейные координаты центра, очень просто связанные с барицентрическими координатами. Однако, например, изогонально сопряжённые точки в трилинейных координатах выражаются проще.

Вариации и обобщения

  • Рассматривают пары центров. Например
    • точки Брокара.
    • Точки Аполлония. Для всякого невырожденного треугольника АВС можно построить окружность Аполлония к стороне АВ, проходящую через точку С. Окружности, построенные таким образом к трём сторонам, будут пересекаться в двух точках — внутренней и внешней Аполлония соответственно.

Недавно открытые точки (центры) треугольника

Примечания

  1. Стариков, В. Н. Исследования по геометрии// Сборник публикаций научного журнала
    Globus
    по материалам V-й международной научно-практической конференции «Достижения и проблемы современной науки» г. Санкт-Петербург: сборник со статьями (уровень стандарта, академический уровень). С-П.: Научный журнал Globus, 2016. С. 97.
  2. Зетель, С. И. Новая геометрия треугольника. Пособие для учителей. 2-е издание. М. : Учпедгиз, 1962. задача на с. 12.
  3. 1 2 Стариков В.Н. Заметки по геометрии// Научный поиск: гуманитарные и социально-экономические нау-ки: сборник научных трудов. Выпуск 1/ Гл ред. Романова И .В Чебоксары: ЦДИП «INet», 2014. С. 37, левая колонка, последний абзац
  4. Weisstein, Eric W. Kiepert Hyperbola (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
  5. ↑ Equal Parallelians Point
  6. ↑ Kodokostas, Dimitrios (2010), «Triangle equalizers», Mathematics Magazine Т. 83 (2): 141–146, DOI 10.4169/002557010X482916 .
  7. Dimitrios Kodokostas. Triangle Equalizers // Mathematics Magazine. — 2010. — Вып. 83, April. — С. 141—146..
  8. Зетель, С. И. Новая геометрия треугольника. Пособие для учителей. 2-е издание. М. : Учпедгиз, 1962. задача на с. 120—125. параграфы 109—113.
  9. ↑ Yff Center Of Congruence
  10. ↑ Gossard Perspector
  11. ↑ Mittenpunkt
  12. ↑ 1ST AND 2ND AJIMA-MALFATTI POINTS
  13. ↑ Apollonius Point
  14. ↑ Bailey Point
  15. ↑ Hofstadter Points
  16. ↑ Congruent Isoscelizers Point
  17. ↑ Morley Centers
  18. ↑ Parry Point
  19. ↑ Isoperimetric Point And Equal Detour Point
  20. ↑ Equal Parallelians Point
  21. ↑ Schiffler Point
  22. ↑ Exeter Point

Литература

Ссылки

wikiredia.ru

Окружность, вписанная в равнобедренный треугольник

Определение и формулы окружности, вписанной в равнобедренный треугольник

Центром окружности, вписанной в треугольник, является точка пересечения биссектрис углов треугольника.

В любой треугольник можно вписать окружность, причем, только одну.

Рассмотрим окружность, вписанную в равнобедренный треугольник (тот, у которого две стороны равны между собой)

Радиус окружности, вписанной в равнобедренный треугольник можно вычислить по стандартной формуле

   

а также его можно выразить через стороны и следующим образом:

   

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Радиус описанной окружности равнобедренного треугольника

Радиус описанной окружности равнобедренного треугольника можно найти по одной из общих формул радиуса окружности, описанной около треугольника.

Используя свойства равнобедренного треугольника, можно также получить дополнительные формулы.

I. Радиус описанной около треугольника окружности можно найти по формуле

   

Площадь равнобедренного треугольника через длину основание a и боковую сторону b можно найти по формуле 

   

соответственно, формула для нахождения радиуса описанной окружности для равнобедренного треугольника принимает вид:

   

отсюда

   

   

II. Формула — следствие из теоремы синусов

   

верна и для равнобедренного треугольника.

Радиус описанной около равнобедренного треугольника окружности:

   

где a — основание, b — боковая сторона, α — угол при вершине, β — угол при основании.

III. Радиус описанной окружности в равнобедренном треугольнике можно найти непосредственно, без использования общих формул.

Например, в прямоугольном треугольнике AOF AO=R, AF=b/2, ∠FAO=α/2. Отсюда

   

   

 

IV. В равнобедренном тупоугольном треугольнике центр описанной окружности лежит вне треугольника, напротив его вершины.

Радиус находят по тем же формулам, что и для остроугольного треугольника.

 

V. В равнобедренном прямоугольном треугольнике центр описанной окружности лежит на середине гипотенузы, радиус равен половине гипотенузы (то есть половине основания треугольника).

   

Если AB=a,

   

www.treugolniki.ru

Подготовка школьников к ЕГЭ и ОГЭ (Справочник по математике — Планиметрия

Существование окружности, вписанной в треугольник. Основное свойство биссектрисы угла

      Напомним определение биссектрисы угла.

      Определение 1. Биссектрисой угла называют луч, делящий угол на две равные части.

      Теорема 1 (Основное свойство биссектрисы угла). Каждая точка биссектрисы угла находится на одном и том же расстоянии от сторон угла (рис.1).

Существование окружности вписанной в треугольник основное свойство биссектрисы угла

Рис. 1

      Доказательство. Рассмотрим произвольную точку D, лежащую на биссектрисе угла BAC, и опустим из точки D перпендикуляры DE и DF на стороны угла (рис.1). Прямоугольные треугольники ADF и ADE равны, поскольку у них равны острые углы DAF и DAE, а гипотенуза AD – общая. Следовательно,

DF = DE,

что и требовалось доказать.

      Теорема 2 (обратная теорема к теореме 1). Если некоторая точка находится на одном и том же расстоянии от сторон угла, то она лежит на биссектрисе угла (рис.2).

Существование окружности вписанной в треугольник основное свойство биссектрисы угла

Рис. 2

      Доказательство. Рассмотрим произвольную точку D, лежащую внутри угла BAC и находящуюся на одном и том же расстоянии от сторон угла. Опустим из точки D перпендикуляры DE и DF на стороны угла (рис.2). Прямоугольные треугольники ADF и ADE равны, поскольку у них равны катеты DF и DE, а гипотенуза AD – общая. Следовательно,

Существование окружности вписанной в треугольник основное свойство биссектрисы угла

что и требовалось доказать.

      Определение 2. Окружность называют окружностью, вписанной в угол, если она касается касается сторон этого угла.

      Теорема 3. Если окружность вписана в угол, то расстояния от вершины угла до точек касания окружности со сторонами угла равны.

      Доказательство. Пусть точка D – центр окружности, вписанной в угол BAC, а точки E и F – точки касания окружности со сторонами угла (рис.3).

Существование окружности вписанной в треугольник основное свойство биссектрисы угла

Рис.3

      Прямоугольные треугольники ADF и ADE равны, поскольку у них равны катеты DF и DE (как радиусы окружности радиусы окружности), а гипотенуза AD – общая. Следовательно

AF = AE,

что и требовалось доказать.

      Замечание. Теорему 3 можно сформулировать и по-другому: отрезки касательных касательных, проведенных к окружности из одной точки, равны.

      Напомним определение биссектрисы треугольника.

      Определение 3. Биссектрисой треугольника называют отрезок, являющийся частью биссектрисы угла треугольника, и соединяющий вершину треугольника с точкой на противоположной стороне.

      Теорема 4. В любом треугольнике все три биссектрисы пересекаются в одной точке.

      Доказательство. Рассмотрим две биссектрисы, проведённые из вершин A и C треугольника ABC, и обозначим точку их пересечения буквой O (рис. 4).

Существование окружности вписанной в треугольник основное свойство биссектрисы угла

Рис. 4

      Опустим из точки O перпендикуляры OD, OE и OF на стороны треугольника. Поскольку точка O лежит на биссектрисе угла BAC, то в силу теоремы 1 справедливо равенство:

OD = OE,

      Поскольку точка O лежит на биссектрисе угла ACB, то в силу теоремы 1 справедливо равенство:

OD = OF,

      Следовательно, справедливо равенство:

OE = OF,

откуда с помощью теоремы 2 заключаем, что точка O лежит на биссектрисе угла ABC. Таким образом, все три биссектрисы треугольника проходят через одну и ту же точку, что и требовалось доказать

     Определение 4. Окружностью, вписанной в треугольник, называют окружность, которая касается всех сторон треугольника (рис.5). В этом случае треугольник называют треугольником, описанным около окружности.

Существование окружности вписанной в треугольник основное свойство биссектрисы угла

Рис. 5

      Следствие. В любой треугольник можно вписать окружность, причем только одну. Центром вписанной в треугольник окружности является точка, в которой пересекаются все биссектрисы треугольника.

Формулы для радиуса окружности, вписанной в треугольник

      Формулы, позволяющие найти радиус вписанной в треугольник окружности, удобно представить в виде следующей таблицы.

ФигураРисунокФормулаОбозначения
Произвольный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

Посмотреть вывод формулы

a, b, c – стороны треугольника,
S – площадь,
r – радиус вписанной окружности,
p – полупериметр

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник.

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

Посмотреть вывод формулы

Равнобедренный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

Посмотреть вывод формулы

a – боковая сторона равнобедренного треугольника,
b – основание,
r – радиус вписанной окружности

Равносторонний треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

Посмотреть вывод формулы

a – сторона равностороннего треугольника,
r – радиус вписанной окружности

Прямоугольный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

Посмотреть вывод формул

a, b – катеты прямоугольного треугольника,
c – гипотенуза,
r – радиус вписанной окружности

Произвольный треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

где
a, b, c – стороны треугольника,
S –площадь,
r –  радиус вписанной окружности,
p – полупериметр
Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник.

Посмотреть вывод формулы

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

где
a, b, c – стороны треугольника,
r – радиус вписанной окружности,
p – полупериметр
Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник.

Посмотреть вывод формулы

Равнобедренный треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

где
a – боковая сторона равнобедренного треугольника,
b – основание,
r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формулы

Равносторонний треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

где
a – сторона равностороннего треугольника,
r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формулы

Прямоугольный треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

где
a, b – катеты прямоугольного треугольника,
c – гипотенуза,
r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формул

Произвольный треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

где
a, b, c – стороны треугольника,
S –площадь,
r –  радиус вписанной окружности,
p – полупериметр
Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник.

Посмотреть вывод формулы

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

где
a, b, c – стороны треугольника,
r – радиус вписанной окружности,
p – полупериметр
Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник.

Посмотреть вывод формулы

Равнобедренный треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

где
a – боковая сторона равнобедренного треугольника,
b – основание,
r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формулы

Равносторонний треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

где
a – сторона равностороннего треугольника,
r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формулы

Прямоугольный треугольник
Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

где
a, b – катеты прямоугольного треугольника,
c – гипотенуза,
r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формулы

Вывод формул для радиуса окружности, вписанной в треугольник

      Теорема 5 . Для произвольного треугольника справедливо равенство

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

где a, b, c – стороны треугольника, r – радиус вписанной окружности,Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник – полупериметр (рис. 6).

Вывод формул для радиуса окружности вписанной в треугольник

Рис. 6

      Доказательство. Из формулы

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

с помощью формулы Герона получаем:

Формулы для радиуса окружности вписанной в треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в треугольник

что и требовалось.

      Теорема 6 . Для равнобедренного треугольника справедливо равенство

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

где a – боковая сторона равнобедренного треугольника, b – основание, r – радиус вписанной окружности (рис. 7).

Вывод формул для радиуса окружности вписанной в треугольник

Рис. 7

      Доказательство. Поскольку для произвольного треугольника справедлива формула

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

где

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

то, в случае равнобедренного треугольника, когда

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

получаем

Формулы для радиуса окружности вписанной в равнобедренный треугольник

что и требовалось.

      Теорема 7 . Для равностороннего треугольника справедливо равенство

Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

где a – сторона равностороннего треугольника, r – радиус вписанной окружности (рис. 8).

Вывод формул для радиуса окружности вписанной в треугольник

Рис. 8

      Доказательство. Поскольку для равнобедренного треугольника справедлива формула

Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

то, в случае равностороннего треугольника, когда

b = a,

получаем

Формулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в равносторонний треугольник

что и требовалось.

      Замечание. Рекомендуем читателю вывести в качестве упражнения формулу для радиуса окружности, вписанной в равносторонний треугольник, непосредственно, т.е. без использования общих формул для радиусов окружностей, вписанных в произвольный треугольник или в равнобедренный треугольник.

      Теорема 8 . Для прямоугольного треугольника справедливо равенство

Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

где a, b – катеты прямоугольного треугольника, c – гипотенуза, r – радиус вписанной окружности.

      Доказательство. Рассмотрим рисунок 9.

Вывод формул для радиуса окружности вписанной в треугольник

Рис. 9

      Поскольку четырёхугольник CDOF является прямоугольникомпрямоугольником, у которого соседние стороны DO и OF равны, то этот прямоугольник – квадратквадрат. Следовательно,

СD = СF= r,

      В силу теоремы 3 справедливы равенства

Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

      Следовательно, принимая также во внимание теорему Пифагора, получаем

Формулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольникФормулы для радиуса окружности вписанной в прямоугольный треугольник

что и требовалось.

      Замечание. Рекомендуем читателю вывести в качестве упражнения формулу для радиуса окружности, вписанной в прямоугольный треугольник, с помощью общей формулы для радиуса окружности, вписанной в произвольный треугольник.

Подготовка к ЕГЭ и ОГЭ в учебном центре Резольвента

      На нашем сайте можно также ознакомиться нашими учебными материалами для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ по математике.

www.resolventa.ru

Ортоцентр треугольника: полезные факты.

Ортоцентр треугольника: полезные факты

В этой статье доказываются некоторые факты, касающиеся точки пересечения высот треугольника (ортоцентра треугольника), которые могут быть весьма полезны при решении задач.

Пусть Подготовка к ГИА и ЕГЭ — точка пересечения высот треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ, Подготовка к ГИА и ЕГЭ  — центр описанной окружности.

Тогда:

1) радиусы окружностей, описанных около треугольников Подготовка к ГИА и ЕГЭ, Подготовка к ГИА и ЕГЭ, Подготовка к ГИА и ЕГЭ и Подготовка к ГИА и ЕГЭ равны;

2) расстояние от вершины Подготовка к ГИА и ЕГЭ до точки Подготовка к ГИА и ЕГЭ  вдвое больше расстояния от центра описанной окружности до стороны Подготовка к ГИА и ЕГЭ;

3) расстояние между серединами отрезков Подготовка к ГИА и ЕГЭ и Подготовка к ГИА и ЕГЭ равно радиусу описанной окружности треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ;

4) Подготовка к ГИА и ЕГЭ;

5)  точки, симметричные точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ относительно прямой Подготовка к ГИА и ЕГЭ  и относительно середины стороны Подготовка к ГИА и ЕГЭ, лежат на описанной окружности треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Доказательство.

1) Радиусы окружностей, описанных около треугольников Подготовка к ГИА и ЕГЭ, Подготовка к ГИА и ЕГЭ, Подготовка к ГИА и ЕГЭ и Подготовка к ГИА и ЕГЭ равны.

Ортоцентр треугольника: полезные факты

Радиус окружности, описанной около треугольника можно найти по формуле:

    Решение задач на сайте www.ege-ok.ru

, где Подготовка к ГИА и ЕГЭ — произвольная сторона треугольника, а Подготовка к ГИА и ЕГЭ — величина противолежащего угла.

Для треугольника  Подготовка к ГИА и ЕГЭ радиус описанной окружности Подготовка к ГИА и ЕГЭ

Рассмотрим четырехугольник Подготовка к ГИА и ЕГЭ: Подготовка к ГИА и ЕГЭ по свойству вертикальных углов. Подготовка к ГИА и ЕГЭ

Тогда для треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ радиус описанной окружности Подготовка к ГИА и ЕГЭ, то есть равен радиусу описанной окружности треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

 

2) Расстояние от вершины Подготовка к ГИА и ЕГЭ до точки Подготовка к ГИА и ЕГЭ  вдвое больше расстояния от центра описанной окружности до стороны Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Ортоцентр треугольника: полезные факты

Докажем, что Подготовка к ГИА и ЕГЭ, где Подготовка к ГИА и ЕГЭ — центр описанной окружности, а Подготовка к ГИА и ЕГЭ — основание серединного перпендикуляра, опущенного из точки Подготовка к ГИА и ЕГЭ на сторону Подготовка к ГИА и ЕГЭ. (Вспомним, что центр описанной окружности лежит в точке пересечения серединных перпендикуляров.)

Пусть точка   Подготовка к ГИА и ЕГЭ симметрична точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ относительно отрезка Подготовка к ГИА и ЕГЭ.1

Рассмотрим треугольник Подготовка к ГИА и ЕГЭ1

Из соображений симметрии Подготовка к ГИА и ЕГЭ, следовательно, Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Так как расстояние от точки Подготовка к ГИА и ЕГЭ до точек Подготовка к ГИА и ЕГЭ и Подготовка к ГИА и ЕГЭ равно радиусу окружности, описанной около треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ, и мы только что доказали, что радиус окружности, описанной около треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ также равен Подготовка к ГИА и ЕГЭ, следовательно, точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ — центр окружности, описанной около треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ, и Подготовка к ГИА и ЕГЭ1

Проведем окружность с центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ, описанную около треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ:
Ортоцентр треугольника: полезные факты

Мы видим, что при параллельном переносе на вектор Подготовка к ГИА и ЕГЭ окружность с центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ переходит в окружность c центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ, и точка  Подготовка к ГИА и ЕГЭ переходит в точку Подготовка к ГИА и ЕГЭ, следовательно, Подготовка к ГИА и ЕГЭ. Но так как Подготовка к ГИА и ЕГЭ, получили, что Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Что и требовалось доказать.

3) Расстояние между серединами отрезков Подготовка к ГИА и ЕГЭ и Подготовка к ГИА и ЕГЭ равно радиусу описанной окружности треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Рассмотрим четырехугольник Подготовка к ГИА и ЕГЭ.1

 

 

Мы доказали, что Подготовка к ГИА и ЕГЭ. Кроме того, по доказанному выше, Подготовка к ГИА и ЕГЭ. Следовательно, этот четырехугольник  — параллелограмм. Точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ — середина отрезка Подготовка к ГИА и ЕГЭ, является также серединой отрезка Подготовка к ГИА и ЕГЭСледовательно, отрезок, соединяющий точку Подготовка к ГИА и ЕГЭ с точкой Подготовка к ГИА и ЕГЭ — серединой отрезка Подготовка к ГИА и ЕГЭ, параллелен отрезкам Подготовка к ГИА и ЕГЭ и Подготовка к ГИА и ЕГЭ и равен им:

Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Что и требовалось доказать.

4) Подготовка к ГИА и ЕГЭ

Ортоцентр треугольника: полезные факты

Используем доказанные выше факты.

Четырехугольник   Подготовка к ГИА и ЕГЭ — ромб, следовательно, по правилу параллелограмма для сложения векторов получаем Подготовка к ГИА и ЕГЭ:

1

Далее, четырехугольник  Подготовка к ГИА и ЕГЭ -параллелограмм, следовательно,  Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Утверждение доказано.

5)  Точки, симметричные точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ относительно прямой Подготовка к ГИА и ЕГЭ  и относительно середины стороны Подготовка к ГИА и ЕГЭ, лежат на описанной окружности треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Пусть точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ симметрична точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ относительно прямой Подготовка к ГИА и ЕГЭ:

Ортоцентр треугольника: полезные факты

 

 

Точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ симметрична точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ относительно прямой Подготовка к ГИА и ЕГЭ. Следовательно, окружность с центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ симметрична окуржности с центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ. Точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ лежит на окружности с центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ (см. п. 2), следовательно, симметричная ей относительно прямой Подготовка к ГИА и ЕГЭ точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ симметричной окружности с центром в точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ, то есть описанной около треугольника Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Пусть точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ симметрична точке Подготовка к ГИА и ЕГЭ относительно относительно середины стороны Подготовка к ГИА и ЕГЭ:

Ортоцентр треугольника: полезные факты

Треугольники Подготовка к ГИА и ЕГЭ Подготовка к ГИА и ЕГЭ равны по двум сторонам и углу между ними, следовательно, Подготовка к ГИА и ЕГЭ, и точка Подготовка к ГИА и ЕГЭ лежит на окружности, описанной около треугольника  Подготовка к ГИА и ЕГЭ.

Утверждение доказано.

И. В. Фельдман, репетитор по математике.

 

 

ege-ok.ru

Медиана в равнобедренном треугольнике, все формулы

Определение и формулы медианы равнобедренного треугольника

В равнобедренном треугольнике медиана, опущенная на основание, является высотой и биссектрисой.

Для медиан равнобедренного треугольника справедливы следующие утверждения:

  • Медианы равнобедренного треугольника пересекаются в одной точке, которая делит каждую из них в отношении 2:1, считая от вершины. Эта точка называется центром тяжести треугольника.
  • Медиана разбивает равнобедренный треугольник на два треугольника с одинаковой площадью.
  • Весь равнобедренный треугольник делится своими медианами на шесть равновеликих (т.е. с одинаковой площадью) треугольников.

Медиана равнобедренного треугольника, проведенная к его основанию, вычисляется по формуле:

   

где – основание равнобедренного треугольника, – боковые стороны треугольника.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Центр окружности описанной около треугольника

Решение Рассмотрим треугольник с прямым углом . Отметим на серединах катетов и точки и соответственно. Поскольку центр описанной окружности прямоугольного треугольника находится на середине гипотенузы, то отрезки и являются средними линиями треугольника . Так как см, то гипотенуза

см

Поскольку , то катет, лежащий против этого угла, равен половине гипотенузы, т.е.

см

тогда по теореме Пифагора

см

Следовательно, из свойств средней линии

   

а

   

ru.solverbook.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *