ทฤษฎีบทที่ผกผันกับทฤษฎีบทนั้นพิสูจน์ได้น้อยกว่า ทฤษฎีบทของ Ceva และ Menelaus ทำไมทั้งหมดนี้จึงจำเป็น

ระดับ: 9

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

  1. สรุปขยายและจัดระบบความรู้และทักษะของนักเรียน สอนการใช้ความรู้ในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน
  2. ส่งเสริมการพัฒนาทักษะการใช้ความรู้อย่างอิสระในการแก้ปัญหา
  3. พัฒนาความคิดเชิงตรรกะและคำพูดทางคณิตศาสตร์ของนักเรียน ความสามารถในการวิเคราะห์ เปรียบเทียบ และสรุป
  4. ให้ความรู้แก่นักเรียนในเรื่องความมั่นใจในตนเอง ความขยันหมั่นเพียร ความสามารถในการทำงานเป็นทีม

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

  • เกี่ยวกับการศึกษา:ทำซ้ำทฤษฎีบทของ Menelaus และ Ceva; นำไปใช้ในการแก้ปัญหา
  • กำลังพัฒนา:สอนให้ตั้งสมมติฐานและปกป้องความคิดเห็นของตนด้วยหลักฐานอย่างชำนาญ ทดสอบความสามารถในการสรุปและจัดระบบความรู้ของพวกเขา
  • เกี่ยวกับการศึกษา:เพิ่มความสนใจในเรื่องและเตรียมพร้อมสำหรับการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้น

ประเภทบทเรียน:บทเรียนของความรู้ทั่วไปและการจัดระบบความรู้

อุปกรณ์:การ์ดสำหรับการทำงานร่วมกันในบทเรียนในหัวข้อที่กำหนด, การ์ดส่วนบุคคลสำหรับงานอิสระ, คอมพิวเตอร์, โปรเจ็กเตอร์มัลติมีเดีย, หน้าจอ

ระหว่างเรียน

ฉันเวที ช่วงเวลาขององค์กร (1 นาที)

ครูอธิบายหัวข้อและจุดประสงค์ของบทเรียน

ขั้นตอนที่สอง การทำให้ความรู้และทักษะพื้นฐานเป็นจริง (10 นาที)

ครู:ในบทเรียนเราระลึกถึงทฤษฎีบทของ Menelaus และ Ceva เพื่อที่จะประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหา มาดูที่หน้าจอกับคุณ ภาพนี้ใช้ทฤษฎีบทอะไร (ทฤษฎีบทของ Menelaus) พยายามระบุทฤษฎีบทให้ชัดเจน

รูปภาพที่ 1

ให้จุด A 1 อยู่บนด้าน BC ของสามเหลี่ยม ABC จุด C 1 อยู่บนด้าน AB จุด B 1 อยู่บนส่วนต่อขยายของด้าน AC เลยจุด C จุด A 1 , B 1 และ C 1 อยู่บนเส้นตรงเดียวกัน ถ้า และเฉพาะในกรณีที่เท่าเทียมกัน

ครู:เรามาดูภาพต่อไปด้วยกัน กำหนดทฤษฎีบทสำหรับตัวเลขนี้


รูปที่ 2

เส้น AD ตัดกันสองด้านและส่วนต่อของด้านที่สามของสามเหลี่ยม BMC

ตามทฤษฎีบทของ Menelaus

เส้น MB ตัดกันสองด้านและส่วนต่อของด้านที่สามของสามเหลี่ยม ADC

ตามทฤษฎีบทของ Menelaus

ครู:รูปภาพสอดคล้องกับทฤษฎีบทใด (ทฤษฎีบทของเซวา). กำหนดทฤษฎีบท


รูปที่ 3

ให้ในรูปสามเหลี่ยม ABC จุด A 1 อยู่ด้าน BC จุด B 1 อยู่ด้าน AC จุด C 1 อยู่ด้าน AB ส่วน AA 1 , BB 1 และ CC 1 ตัดกันที่จุดหนึ่งก็ต่อเมื่อความเท่าเทียมกัน

ขั้นตอนที่สาม การแก้ปัญหา. (22 นาที)

ชั้นเรียนแบ่งออกเป็น 3 ทีม แต่ละทีมจะได้รับการ์ดที่มีงานต่างกัน 2 งาน ให้เวลาแก้ปัญหา จากนั้นหน้าจอจะปรากฏขึ้น<Рисунки 4-9>. ตามภาพวาดสำเร็จรูปสำหรับงานตัวแทนของทีมจะอธิบายวิธีแก้ปัญหาของพวกเขาตามลำดับ คำอธิบายแต่ละข้อจะตามด้วยการสนทนา การตอบคำถาม และการตรวจสอบความถูกต้องของวิธีแก้ปัญหาบนหน้าจอ สมาชิกในทีมทุกคนมีส่วนร่วมในการอภิปราย ยิ่งทีมมีความกระตือรือร้นมากเท่าไหร่ การประเมินก็จะยิ่งสูงขึ้นเมื่อสรุปผล

บัตร 1

1. ในรูปสามเหลี่ยม ABC ที่ด้านข้าง BC จุด N เพื่อให้ NC = 3BN; บนส่วนขยายของด้าน AC ให้นำจุด M เป็นจุด A เพื่อให้ MA = AC เส้น MN ตัดกับด้าน AB ที่จุด F จงหาอัตราส่วน

2. พิสูจน์ว่าค่ามัธยฐานของรูปสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง

วิธีแก้ปัญหา 1


รูปที่ 4

โดยเงื่อนไขของปัญหา MA = AC, NC = 3BN. ให้ MA = AC =b, BN = k, NC = 3k เส้น MN ตัดกันสองด้านของสามเหลี่ยม ABC และส่วนขยายของสามเหลี่ยมด้านที่สาม

ตามทฤษฎีบทของ Menelaus

คำตอบ:

หลักฐาน 2


รูปที่ 5

ให้ AM 1 , BM 2 , CM 3 เป็นค่ามัธยฐานของสามเหลี่ยม ABC เพื่อพิสูจน์ว่าส่วนเหล่านี้ตัดกัน ณ จุดหนึ่ง ก็เพียงพอแล้วที่จะแสดงให้เห็นว่า

จากนั้นตามทฤษฎีบท Ceva (ผกผัน) ส่วน AM 1 , BM 2 และ CM 3 ตัดกันที่จุดหนึ่ง

เรามี:

ดังนั้นจึงพิสูจน์ได้ว่าค่ามัธยฐานของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง

บัตร 2

1. จุด N อยู่ที่ด้าน PQ ของสามเหลี่ยม PQR และจุด L อยู่ที่ด้าน PR และ NQ = LR จุดตัดกันของส่วน QL และ NR แบ่ง QL ในอัตราส่วน m:n โดยนับจากจุด Q จงหา

2. พิสูจน์ว่าเส้นแบ่งครึ่งของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง

วิธีแก้ปัญหา 1


รูปที่ 6

โดยสมมติฐาน NQ = LR ให้ NA = LR =a, QF = km, LF = kn เส้น NR ตัดกันสองด้านของรูปสามเหลี่ยม PQL และส่วนต่อของด้านที่สาม

ตามทฤษฎีบทของ Menelaus

คำตอบ:

หลักฐาน 2


รูปที่ 7

ให้เราแสดงให้เห็นว่า

จากนั้นโดยทฤษฎีบท Ceva (ผกผัน) AL 1 , BL 2 , CL 3 ตัดกันที่จุดหนึ่ง ตามคุณสมบัติของเส้นแบ่งครึ่งของสามเหลี่ยม

เราได้รับคูณความเท่าเทียมกันที่ได้รับเป็นระยะ

สำหรับเส้นแบ่งครึ่งของสามเหลี่ยม ความเท่าเทียมกันของ Ceva เป็นที่พอใจ ดังนั้นจึงตัดกันที่จุดหนึ่ง

บัตร 3

1. ในรูปสามเหลี่ยม ABC AD คือค่ามัธยฐาน จุด O คือจุดกึ่งกลางของค่ามัธยฐาน เส้น BO ตัดด้าน AC ที่จุด K จุด K หาร AC ในอัตราส่วนเท่าใด นับจากจุด A

2. พิสูจน์ว่าถ้าวงกลมถูกจารึกไว้ในรูปสามเหลี่ยม ส่วนที่เชื่อมต่อจุดยอดของรูปสามเหลี่ยมกับจุดสัมผัสของด้านตรงข้ามตัดกันที่จุดหนึ่ง

วิธีแก้ปัญหา 1


รูปที่ 8

ให้ BD = DC = a, AO = OD = m เส้น VC ตัดกับสองด้านและส่วนต่อของด้านที่สามของสามเหลี่ยม ADC

ตามทฤษฎีบทของ Menelaus

คำตอบ:

หลักฐาน 2


รูปที่ 9

ให้ A 1 , B 1 และ C 1 เป็นจุดสัมผัสของวงกลมที่จารึกไว้ของสามเหลี่ยม ABC เพื่อพิสูจน์ว่าส่วน AA 1 , BB 1 และ CC 1 ตัดกัน ณ จุดหนึ่ง ก็เพียงพอแล้วที่จะแสดงว่าความเท่าเทียมกันของ Ceva มีอยู่:

การใช้คุณสมบัติของเส้นสัมผัสที่ลากไปยังวงกลมจากจุดหนึ่ง เราแนะนำสัญกรณ์: C 1 B = BA 1 = x, AC 1 = CB 1 = y, BA 1 = AC 1 = z

ความเท่าเทียมกันของ Ceva ซึ่งหมายความว่าเส้นแบ่งครึ่งของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง

ขั้นตอนที่สี่ การแก้ปัญหา (งานอิสระ) (8 นาที)

ครู: งานของทีมจบลงแล้วและตอนนี้เราจะเริ่มงานอิสระในการ์ดแต่ละใบสำหรับ 2 ตัวเลือก

เนื้อหาสำหรับบทเรียนสำหรับงานอิสระของนักเรียน

ตัวเลือกที่ 1.ในรูปสามเหลี่ยม ABC พื้นที่คือ 6 ที่ด้าน AB มีจุด K หารด้านนี้ในอัตราส่วน AK:BK = 2:3 และด้าน AC - จุด L หาร AC ใน อัตราส่วน AL:LC = 5:3 จุด Q ของจุดตัดของเส้น СК และ BL จะถูกลบออกจากเส้น AB ที่ระยะห่าง หาความยาวของด้าน AB (คำตอบ: 4.)

ตัวเลือก 2จุด K อยู่ที่ด้าน AC ในรูปสามเหลี่ยม ABC AK = 1, KS = 3 จุด L อยู่ที่ด้าน AB AL:LВ = 2:3, Q คือจุดตัดของเส้น BK และ CL ค้นหาความยาวของความสูงของสามเหลี่ยม ABC ซึ่งอยู่ต่ำกว่าจุดยอด B (คำตอบ: 1.5.)

ส่งงานให้อาจารย์ตรวจ

วี สเตจ. สรุปบทเรียน (2 นาที)

มีการวิเคราะห์ข้อผิดพลาด คำตอบดั้งเดิมและความคิดเห็นจะถูกบันทึกไว้ มีการสรุปผลงานของแต่ละทีมและให้คะแนน

เวที VI. การบ้าน (1 นาที)

การบ้านประกอบด้วยงานหมายเลข 11, 12 หน้า 289-290, เลขที่ 10 หน้า 301

คำพูดสุดท้ายของครู (1 นาที)

วันนี้คุณได้ยินคำพูดทางคณิตศาสตร์ของกันและกันจากด้านข้างและประเมินความสามารถของคุณ ในอนาคต เราจะใช้การสนทนาดังกล่าวเพื่อทำความเข้าใจหัวข้อนี้ให้ดียิ่งขึ้น ข้อโต้แย้งในบทเรียนเป็นเพื่อนกับข้อเท็จจริง และทฤษฎีกับการปฏิบัติ ขอบคุณทุกคน.

วรรณกรรม:

  1. ทีคาชุก วี.วี. คณิตศาสตร์สำหรับผู้สมัคร – อ.: MTsNMO, 2548.

เอ.วี. เชฟคิน

FMS ฉบับที่ 2007

ทฤษฎีบทของ Ceva และ Menelaus ในการตรวจสอบสถานะรวม

บทความโดยละเอียด "เกี่ยวกับทฤษฎีบทของ Ceva และ Menelaus" เผยแพร่บนเว็บไซต์ของเราในส่วนบทความ มันส่งถึงครูคณิตศาสตร์และนักเรียนมัธยมปลายที่มีแรงจูงใจที่จะมีความรู้ที่ดีของคณิตศาสตร์ คุณสามารถย้อนกลับไปได้หากต้องการทำความเข้าใจปัญหาโดยละเอียด ในบันทึกนี้ เราจะให้ข้อมูลโดยย่อจากบทความที่กล่าวถึง และวิเคราะห์แนวทางแก้ไขปัญหาจากการรวบรวมเพื่อเตรียมตัวสำหรับการสอบ Unified State-2016

ทฤษฎีบทของเซวา

ให้สามเหลี่ยมได้รับ เอบีซีและด้านข้าง เอบี, พ.ศและ เครื่องปรับอากาศมีการทำเครื่องหมายจุด 1 , 1 และ 1 ตามลำดับ (รูปที่ 1)

ก) ถ้าส่วน เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 ตัดกันที่จุดหนึ่งแล้ว

b) ถ้าความเท่าเทียมกัน (1) เป็นจริง แสดงว่าเป็นเซ็กเมนต์ เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 ตัดกันที่จุดหนึ่ง

รูปที่ 1 แสดงกรณีเมื่อเซ็กเมนต์ เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 ตัดกันที่จุดหนึ่งภายในสามเหลี่ยม นี่คือสิ่งที่เรียกว่ากรณีจุดภายใน ทฤษฎีบทของ Ceva ยังใช้ในกรณีของจุดภายนอก เมื่อจุดใดจุดหนึ่ง 1 , 1 หรือ กับ 1 เป็นของด้านข้างของสามเหลี่ยม และอีก 2 อันเป็นของส่วนต่อขยายของด้านข้างของสามเหลี่ยม ในกรณีนี้คือจุดตัดของส่วน เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 อยู่นอกสามเหลี่ยม (รูปที่ 2)

จะจำสมการของ Cheva ได้อย่างไร?

ให้เราใส่ใจกับวิธีการจดจำความเท่าเทียมกัน (1) จุดยอดของสามเหลี่ยมในแต่ละความสัมพันธ์และความสัมพันธ์นั้นเขียนในทิศทางของการข้ามจุดยอดของสามเหลี่ยม เอบีซี, เริ่มจากจุด . จากจุด ไปที่จุด เราพบจุด กับ 1 เขียนเศษส่วน
. เพิ่มเติมจากจุด ในไปที่จุด กับเราพบจุด 1 เขียนเศษส่วน
. ในที่สุดจากจุด กับไปที่จุด เราพบจุด ใน 1 เขียนเศษส่วน
. ในกรณีของจุดภายนอก ลำดับการเขียนเศษส่วนจะยังคงอยู่ แม้ว่า "จุดหาร" สองจุดของส่วนจะอยู่นอกส่วน ในกรณีเช่นนี้ เรากล่าวว่าจุดแบ่งส่วนภายนอก

โปรดทราบว่าส่วนของเส้นตรงที่เชื่อมต่อจุดยอดของสามเหลี่ยมกับจุดใดๆ บนเส้นที่มีด้านตรงข้ามของสามเหลี่ยมเรียกว่า ซีเวียน่า.

ให้เราพิจารณาหลายวิธีในการพิสูจน์การยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Ceva ในกรณีของจุดภายใน ในการพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Ceva เราต้องพิสูจน์ข้อความ a) ด้วยวิธีการใดๆ ที่เสนอด้านล่าง และพิสูจน์ข้อความ b) ด้วย การพิสูจน์การยืนยัน b) จะได้รับหลังจากวิธีแรกในการพิสูจน์การยืนยัน a) การพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Ceva สำหรับกรณีของจุดภายนอกนั้นดำเนินการในลักษณะเดียวกัน

หลักฐานการยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Ceva โดยใช้ทฤษฎีบทในส่วนที่เป็นสัดส่วน

ให้ซีเวียนสามคน 1 , 1 และ 1 จุดตัดกัน Zภายในสามเหลี่ยม เอบีซี.

แนวคิดของการพิสูจน์คือการแทนที่อัตราส่วนของส่วนจากความเท่าเทียมกัน (1) ด้วยอัตราส่วนของส่วนที่อยู่บนเส้นตรงเดียวกัน

ผ่านจุด ในลากเส้นขนานกับเซเวียนา สส 1 . ตรง เอ.เอ 1 ตัดกับเส้นที่สร้างขึ้นที่จุด , และเส้นที่ผ่านจุด และขนานกัน เอ.เอ 1 , - ที่จุด . ผ่านจุด และ กับลากเส้นตรงขนานกับซีเวียน BB 1 . พวกเขาจะข้ามเส้น วี.เอ็มที่จุด เอ็นและ ตามลำดับ (รูปที่ 3)

พี เกี่ยวกับทฤษฎีบทในส่วนสัดส่วนที่เรามี:

,
และ
.

แล้วความเท่าเทียมกัน

.

ในสี่เหลี่ยมด้านขนาน ZCTMและ ZCRBเซ็กเมนต์ ที.เอ็ม, เซียและ บีอาร์เท่ากับด้านตรงข้ามของสี่เหลี่ยมด้านขนาน เพราะฉะนั้น,
และความเท่าเทียมกันเป็นจริง

.

ในการพิสูจน์การยืนยัน b) เราใช้การยืนยันต่อไปนี้ ข้าว. 3

บทแทรก 1.ถ้าคะแนน กับ 1 และ กับ 2 แบ่งการตัด เอบีภาพภายใน (หรือภายนอก) ในแง่เดียวกัน นับจากจุดเดียวกัน แล้วจุดเหล่านี้มาบรรจบกัน

ให้เราพิสูจน์บทแทรกสำหรับกรณีที่จุด กับ 1 และ กับ 2 แบ่งการตัด เอบีภายในในแง่เดียวกัน:
.

การพิสูจน์.จากความเท่าเทียมกัน
ตามด้วยความเท่าเทียมกัน
และ
. สุดท้ายของพวกเขาเป็นจริงภายใต้เงื่อนไขที่ว่า กับ 1 และ กับ 2 มีค่าเท่ากัน นั่นคือ โดยมีเงื่อนไขว่าคะแนน กับ 1 และ กับ 2 นัด

บทพิสูจน์บทแทรกสำหรับกรณีเมื่อจุด กับ 1 และ กับ 2 แบ่งการตัด เอบีดำเนินการภายนอกในลักษณะเดียวกัน

หลักฐานการยืนยัน b) ของทฤษฎีบทของ Ceva

ให้ความเท่าเทียมกัน (1) เป็นจริง ให้เราพิสูจน์ว่าส่วนต่างๆ เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 ตัดกันที่จุดหนึ่ง

ปล่อยให้ชาวซีเวียน เอ.เอ 1 และ BB 1 จุดตัดกัน Zวาดส่วนผ่านจุดนี้ ซีซี 2 (กับ 2 อยู่ในส่วน เอบี). จากนั้นตามการยืนยัน a) เราได้รับความเท่าเทียมกันที่ถูกต้อง

. (2)

และ การเปรียบเทียบความเท่าเทียมกัน (1) และ (2) เราสรุปได้ว่า
เช่น คะแนน กับ 1 และ กับ 2 แบ่งการตัด เอบีในอัตราส่วนที่เท่ากันโดยนับจากจุดเดียวกัน บทแทรก 1 บอกเป็นนัยว่าประเด็น กับ 1 และ กับ 2 นัด ซึ่งหมายความว่าส่วนต่างๆ เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 ตัดกันที่จุดหนึ่งซึ่งต้องพิสูจน์

สามารถพิสูจน์ได้ว่าขั้นตอนการเขียนความเท่าเทียมกัน (1) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจุดและทิศทางของจุดยอดของสามเหลี่ยมที่ถูกข้าม

แบบฝึกหัด 1.ค้นหาความยาวของส่วน เอ็นในรูปที่ 4 ซึ่งแสดงความยาวของส่วนอื่นๆ

คำตอบ. 8.

ภารกิจที่ 2ซีเวียน เช้า, บี.เอ็น, ซี.เคตัดกันที่จุดหนึ่งภายในรูปสามเหลี่ยม เอบีซี. ค้นหาทัศนคติ
, ถ้า
,
. ข้าว. 4

คำตอบ.
.

พี เรานำเสนอการพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Ceva จากบทความ แนวคิดของการพิสูจน์คือการแทนที่อัตราส่วนของส่วนจากความเท่าเทียมกัน (1) ด้วยอัตราส่วนของส่วนที่อยู่บนเส้นขนาน

ให้ตรง 1 , 1 , 1 จุดตัดกัน ภายในสามเหลี่ยม เอบีซี(รูปที่ 5) ผ่านด้านบน กับสามเหลี่ยม เอบีซีลากเส้นขนานกัน เอบีและจุดตัดกับเส้น 1 , 1 หมายถึงตามลำดับ 2 , 2 .

จากความคล้ายของสามเหลี่ยมสองคู่ ซี.บี 2 1 และ เอบีบี 1 , อ.บ.ต 1 และ แคลิฟอร์เนีย 2 1, มะเดื่อ 5

เรามีความเท่าเทียมกัน

,
. (3)

จากความเหมือนของสามเหลี่ยม พ.ศ 1 และ 2 บจก, กับ 1 และ 2 บจกเรามีความเท่าเทียมกัน
ซึ่งเป็นไปตามนั้น

. (4)

พี การคูณความเท่าเทียมกัน (3) และ (4) เราได้รับความเท่าเทียมกัน (1)

การยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Ceva ได้รับการพิสูจน์แล้ว

พิจารณาหลักฐานการยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Ceva ด้วยความช่วยเหลือของพื้นที่สำหรับจุดภายใน ระบุไว้ในหนังสือโดย A.G. Myakishev และขึ้นอยู่กับข้อความที่เราจะกำหนดในรูปแบบของการมอบหมาย 3 และ 4 .

ภารกิจที่ 3อัตราส่วนของพื้นที่ของรูปสามเหลี่ยมสองรูปที่มีจุดยอดร่วมกันและฐานอยู่บนเส้นตรงเดียวกันจะเท่ากับอัตราส่วนของความยาวของฐานเหล่านี้ พิสูจน์คำพูดนี้

ภารกิจที่ 4พิสูจน์ว่าถ้า
, ที่
และ
. ข้าว. 6

ปล่อยให้ส่วนต่างๆ เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 จุดตัดกัน Z(รูปที่ 6) จากนั้น

,
. (5)

และ จากความเท่าเทียมกัน (5) และคำสั่งที่สองของงาน 4 ตามนั้น
หรือ
. ในทำนองเดียวกันเราได้รับสิ่งนั้น
และ
. คูณความเท่าเทียมกันสามตัวสุดท้าย เราได้รับ:

,

กล่าวคือ ความเสมอภาค (1) เป็นจริง ซึ่งจะต้องได้รับการพิสูจน์

การยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Ceva ได้รับการพิสูจน์แล้ว

ภารกิจที่ 15.ให้ซีเวียนตัดกันที่จุดหนึ่งภายในรูปสามเหลี่ยมแล้วแบ่งออกเป็น 6 รูปสามเหลี่ยมซึ่งมีพื้นที่เท่ากับ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 (รูปที่ 7) พิสูจน์ว่า. ข้าว. 7

ภารกิจที่ 6ค้นหาพื้นที่ สามเหลี่ยม นิวซีแลนด์(พื้นที่ของสามเหลี่ยมอื่นแสดงในรูปที่ 8)

คำตอบ. 15.

ภารกิจที่ 7ค้นหาพื้นที่ สามเหลี่ยม ซีเอ็นโอถ้าพื้นที่ของสามเหลี่ยม เลขที่คือ 10 และ
,
(รูปที่ 9)

คำตอบ. 30.

ภารกิจที่ 8ค้นหาพื้นที่ สามเหลี่ยม ซีเอ็นโอถ้าพื้นที่ของสามเหลี่ยม พ.ศเท่ากับ 88 และ ,
(รูปที่ 9)

สารละลาย.ตั้งแต่ เราแสดงว่า
,
. เพราะ จากนั้นเราแสดงว่า
,
. จากทฤษฎีบทของ Ceva จะได้ว่า
แล้ว
. ถ้า
, ที่
(รูปที่ 10) เรามีสามสิ่งที่ไม่รู้จัก ( x, และ ) เพื่อที่จะหา มาสร้างสามสมการกันเถอะ

เพราะ
, ที่
= 88 ตั้งแต่
, ที่
, ที่ไหน
. เพราะ
, ที่
.

ดังนั้น,
, ที่ไหน
. ข้าว. 10

ภารกิจที่ 9. ในรูปสามเหลี่ยม เอบีซีคะแนน เคและ แอลตกเป็นของคู่สัญญาตามลำดับ เอบี และ .
,
. พี อัลและ ซี.เค. พื้นที่ของสามเหลี่ยม พีบีซีเท่ากับ 1 หาพื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบีซี.

คำตอบ. 1,75.

ทฤษฎีบทของ Menelaus

ให้สามเหลี่ยมได้รับ เอบีซีและด้านข้าง เครื่องปรับอากาศและ ซี.บีมีการทำเครื่องหมายจุด 1 และ 1 ตามลำดับและในด้านต่อเนื่อง เอบีจุดที่ทำเครื่องหมายไว้ 1 (รูปที่ 11)

ก) ถ้าจุด 1 , 1 และ กับ 1 นอนในบรรทัดเดียวกันแล้ว

. (6)

b) ถ้าความเท่าเทียมกัน (7) เป็นจริง แต้ม 1 , 1 และ กับ 1 อยู่ในแนวเดียวกัน ข้าว. สิบเอ็ด

จะจำความเท่าเทียมกันของ Menelaus ได้อย่างไร?

เทคนิคในการจดจำความเท่าเทียมกัน (6) เหมือนกับความเท่าเทียมกัน (1) จุดยอดของสามเหลี่ยมในแต่ละความสัมพันธ์และความสัมพันธ์นั้นเขียนในทิศทางของการข้ามจุดยอดของสามเหลี่ยม เอบีซี- จากจุดสุดยอดไปยังจุดสุดยอดผ่านจุดแบ่ง (ภายในหรือภายนอก)

ภารกิจที่ 10.พิสูจน์ว่าเมื่อเขียนความเท่ากัน (6) จากจุดยอดของรูปสามเหลี่ยมในทิศทางใดก็ตาม จะได้ผลลัพธ์เดียวกัน

ในการพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Menelaus เราต้องพิสูจน์ข้อความ a) ด้วยวิธีการใดๆ ที่เสนอด้านล่าง และพิสูจน์ข้อความ b) ด้วย การพิสูจน์การยืนยัน b) จะได้รับหลังจากวิธีแรกในการพิสูจน์การยืนยัน a)

หลักฐานการยืนยัน ก) การใช้ทฤษฎีบทในส่วนที่เป็นสัดส่วน

ฉันทาง.ก) แนวคิดของการพิสูจน์คือการแทนที่อัตราส่วนของความยาวของส่วนด้วยความเท่าเทียมกัน (6) ด้วยอัตราส่วนของความยาวของส่วนที่อยู่บนเส้นตรงหนึ่งเส้น

ปล่อยให้คะแนน 1 , 1 และ กับ 1 อยู่ในแนวเดียวกัน ผ่านจุด มาวาดเส้นตรงกัน ขนานกับเส้น 1 1 มันตัดเส้น เอบีที่จุด (รูปที่ 12)


เป็น. 12

ตามทฤษฎีบทส่วนสัดส่วน เรามี:
และ
.

แล้วความเท่าเทียมกัน
.

หลักฐานการยืนยัน b) ทฤษฎีบทของ Menelaus

ตอนนี้ให้ความเท่าเทียมกัน (6) เป็นจริง เราจะพิสูจน์ว่าประเด็น 1 , 1 และ กับ 1 อยู่ในแนวเดียวกัน ให้ตรง เอบีและ 1 1 จุดตัดกัน กับ 2 (รูปที่ 13)

ตั้งแต่จุด 1 1 และ กับ 2 อยู่ในบรรทัดเดียวกัน จากนั้นตามข้อความ a) ของทฤษฎีบท Menelaus


. (7)

จากการเปรียบเทียบความเท่าเทียมกัน (6) และ (7) เราได้
ดังนั้นจึงเป็นไปตามที่เท่าเทียมกัน

,
,
.

ความเท่าเทียมกันสุดท้ายเป็นจริงภายใต้เงื่อนไขเท่านั้น
เช่น ถ้าคะแนน กับ 1 และ กับ 2 นัด

การยืนยัน b) ของทฤษฎีบทของ Menelaus ได้รับการพิสูจน์แล้ว ข้าว. 13

หลักฐานการยืนยัน a) โดยใช้ความคล้ายคลึงกันของรูปสามเหลี่ยม

แนวคิดของการพิสูจน์คือการแทนที่อัตราส่วนของความยาวของส่วนจากความเท่าเทียมกัน (6) ด้วยอัตราส่วนของความยาวของส่วนที่วางอยู่บนเส้นขนาน

ปล่อยให้คะแนน 1 , 1 และ กับ 1 อยู่ในแนวเดียวกัน จากคะแนน , และ วาดเส้นตั้งฉาก เอ.เอ 0 , 0 และ สส 0 ถึงเส้นตรงนี้ (รูปที่ 14)


เป็น. 14

จากความคล้ายของสามเหลี่ยมสามคู่ เอ.เอ 0 1 และ ซีซี 0 1 , ซีซี 0 1 และ BB 0 1 , 1 0 และ 1 0 (ในสองมุม) เรามีความเท่าเทียมกันที่ถูกต้อง

,
,
,

ทวีคูณเราได้รับ:

.

การยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Menelaus ได้รับการพิสูจน์แล้ว

หลักฐานการยืนยัน ก) การใช้พื้นที่

แนวคิดของการพิสูจน์คือการแทนที่อัตราส่วนของความยาวของส่วนจากความเท่าเทียมกัน (7) ด้วยอัตราส่วนของพื้นที่ของรูปสามเหลี่ยม

ปล่อยให้คะแนน 1 , 1 และ กับ 1 อยู่ในแนวเดียวกัน เชื่อมต่อจุด และ 1 . แสดงพื้นที่ของรูปสามเหลี่ยม 1 , 2 , 3 , 4 , 5 (รูปที่ 15)

แล้วความเท่าเทียมกัน

,
,
. (8)

การคูณความเท่าเทียมกัน (8) เราได้รับ:

การยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Menelaus ได้รับการพิสูจน์แล้ว


เป็น. 15

เช่นเดียวกับที่ทฤษฎีบทของ Ceva ยังคงใช้ได้หากจุดตัด Cevian อยู่นอกรูปสามเหลี่ยม ทฤษฎีบทของ Menelaus จะยังคงใช้ได้หากส่วนตัดตัดกันเฉพาะส่วนต่อขยายของด้านข้างของรูปสามเหลี่ยม ในกรณีนี้ เราสามารถพูดถึงจุดตัดของด้านข้างของสามเหลี่ยมที่จุดภายนอกได้

หลักฐานการยืนยัน a) สำหรับกรณีของจุดภายนอก

พี ปากของซีแคนต์ตัดกับด้านข้างของรูปสามเหลี่ยม เอบีซีที่จุดภายนอกเช่น ตัดส่วนต่อขยายของด้านข้าง เอบี,พ.ศและ เครื่องปรับอากาศที่จุด 1 , 1 และ 1 ตามลำดับ และจุดเหล่านี้อยู่บนเส้นตรงเดียวกัน (รูปที่ 16)

ตามทฤษฎีบทส่วนสัดส่วน เรามี:

และ .

แล้วความเท่าเทียมกัน

การยืนยัน a) ของทฤษฎีบทของ Menelaus ได้รับการพิสูจน์แล้ว ข้าว. 16

โปรดทราบว่าการพิสูจน์ข้างต้นสอดคล้องกับการพิสูจน์ทฤษฎีบทเมเนลอสสำหรับกรณีที่เส้นแบ่งตัดกันสองด้านของสามเหลี่ยมที่จุดภายในและอีกด้านที่จุดภายนอก

การพิสูจน์การยืนยันข) ของทฤษฎีบทเมเนลอส์สำหรับกรณีของจุดภายนอกนั้นคล้ายคลึงกับการพิสูจน์ที่ให้ไว้ข้างต้น

นรก11. ในรูปสามเหลี่ยม เอบีซีคะแนน 1 , ใน 1 นอนตามลำดับที่ด้านข้าง ดวงอาทิตย์และ กับ. พี- จุดตัดกันของเซ็กเมนต์ เอ.เอ 1 และ BB 1 .
,
. ค้นหาทัศนคติ
.

สารละลาย.แสดงว่า
,
,
,
(รูปที่ 17) โดยทฤษฎีบทของ Menelaus สำหรับรูปสามเหลี่ยม พ.ศใน 1 และซีแคนต์ 1 เขียนความเท่าเทียมกันที่ถูกต้อง:

,

จึงเป็นไปตามนั้น

. ข้าว. 17

คำตอบ. .

นรก12 (มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกหลักสูตรเตรียมความพร้อมทางไปรษณีย์) ในรูปสามเหลี่ยม เอบีซี, ซึ่งมีพื้นที่ 6 ด้าน เอบีจุดที่ถ่าย ถึง, แบ่งด้านนี้สัมพันธ์กับ
และด้านข้าง เครื่องปรับอากาศ- จุด แอล, การแบ่ง เครื่องปรับอากาศมีความสัมพันธ์
. จุด พี ทางแยกของเส้น วทและ ในแอล ลบออกจากบรรทัด เอบีที่ระยะห่าง 1.5. หาความยาวของด้าน เอบี

สารละลาย.จากคะแนน และ กับวางฉากตั้งฉากกัน ประชาสัมพันธ์และ ซมโดยตรง เอบี. แสดงว่า
,
,
,
(รูปที่ 18) โดยทฤษฎีบทของ Menelaus สำหรับรูปสามเหลี่ยม เอเคซีและแยก พีแอลเขียนสมการที่ถูกต้อง:
ที่เราได้รับนั้น
,
. ข้าว. 18

จากความเหมือนของสามเหลี่ยม ถึงอสมและ ถึงร.ป.ภ(สองมุม) เราเข้าใจแล้ว
ซึ่งก็เป็นไปตามนั้น
.

ตอนนี้รู้ความยาวของความสูงที่ลากไปด้านข้าง เอบีสามเหลี่ยม เอบีเอสและพื้นที่ของสามเหลี่ยมนี้ เราคำนวณความยาวของด้าน:
.

คำตอบ. 4.

นรก13. วงกลมสามวงที่มีจุดศูนย์กลาง ,ใน,กับ, ซึ่งรัศมีที่เกี่ยวข้องเป็น
สัมผัสกันภายนอกที่จุดต่างๆ เอ็กซ์, วาย, Zดังแสดงในรูปที่ 19. ส่วนงาน ขวานและ โดยตัดกันที่จุด . ในอัตราส่วนเท่าใด นับจากจุด , ส่วนของเส้นตรง รัสเซียแบ่งส่วน โดย?

สารละลาย.แสดงว่า
,
,
(รูปที่ 19) เพราะ
จากนั้นโดยการยืนยัน b) ของทฤษฎีบทของ Ceva ส่วน เอ็กซ์, โดยและ กับZตัดกันที่จุดหนึ่ง . จากนั้นเซกเมนต์ รัสเซียแบ่งส่วน โดยมีความสัมพันธ์
. มาหาความสัมพันธ์นี้กันเถอะ ข้าว. 19

โดยทฤษฎีบทของ Menelaus สำหรับรูปสามเหลี่ยม พ.ศและแยก วัวเรามี:
ซึ่งก็เป็นไปตามนั้น
.

คำตอบ. .

งาน 14 (USE-2016)

คะแนน ใน 1 และ กับ เครื่องปรับอากาศและ เอบีสามเหลี่ยม เอบีซี, นอกจากนี้ เอบี 1: 1 กับ =
= เครื่องปรับอากาศ 1:กับ 1 . โดยตรง BB 1 และ สส 1 ตัดกันที่จุด เกี่ยวกับ.

) พิสูจน์ได้ว่าเส้น จสแบ่งครึ่งด้านข้าง ดวงอาทิตย์.

เอบี 1 อค 1 ถึงพื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบีซีหากเป็นที่ทราบกันดีว่า เอบี 1: 1 กับ = 1:4.

สารละลาย.ก) ให้สาย อบจ ข้ามด้านข้าง พ.ศ ที่จุด 1 (รูปที่ 20) จากทฤษฎีบทของ Ceva เราได้:

. (9)

เพราะ เอบี 1: 1 กับ = เครื่องปรับอากาศ 1:กับ 1 แล้วมันตามมาจากความเสมอภาค (9) ว่า
, นั่นคือ แคลิฟอร์เนีย 1 = 1 ซึ่งจะต้องได้รับการพิสูจน์ ข้าว. 20

b) ให้พื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบี 1 เท่ากับ . เพราะ เอบี 1: 1 กับ ซี.บี 1 เท่ากับ 4 , และพื้นที่ของสามเหลี่ยม อคส เท่ากับ 5 . แล้วพื้นที่ของสามเหลี่ยม อบก ก็เท่ากับ 5 เช่นกัน ตั้งแต่รูปสามเหลี่ยม อบก และ อคสมีพื้นฐานร่วมกัน อบจและจุดยอดของพวกเขา และ ระยะเท่ากันจากเส้น อบจ. และพื้นที่ของสามเหลี่ยม อคส 1 เท่ากับ , เพราะ เครื่องปรับอากาศ 1:กับ 1 = 1:4. แล้วพื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบีบี 1 เท่ากับ 6 . เพราะ เอบี 1: 1 กับ= 1:4 แล้วพื้นที่ของสามเหลี่ยม ซี.บี 1 เท่ากับ 24 , และพื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบีซี เท่ากับ 30 . ทีนี้มาหาอัตราส่วนของพื้นที่รูปสี่เหลี่ยมกัน เอบี 1 อค 1 (2) ไปยังพื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบีซี (30) เท่ากับ 1:15

คำตอบ. 1:15.

งาน 15 (USE-2016)

คะแนน ใน 1 และ กับ 1 นอนตะแคงตามลำดับ เครื่องปรับอากาศและ เอบีสามเหลี่ยม เอบีซี, นอกจากนี้ เอบี 1: 1 กับ =
= เครื่องปรับอากาศ 1:กับ 1 . โดยตรง BB 1 และ สส 1 ตัดกันที่จุด เกี่ยวกับ.

ก) พิสูจน์ว่าเส้น จสแบ่งครึ่งด้านข้าง ดวงอาทิตย์.

b) ค้นหาอัตราส่วนของพื้นที่ของรูปสี่เหลี่ยม เอบี 1 อค 1 ถึงพื้นที่ของสามเหลี่ยม เอบีซีหากเป็นที่ทราบกันดีว่า เอบี 1: 1 กับ = 1:3.

คำตอบ. 1:10.

ภารกิจที่ 16 (USE-2016).ในส่วนของ จุดที่ถ่าย กับ. เส้นแบ่งครึ่ง บีแอล เอบีซีพร้อมฐาน ดวงอาทิตย์ บีแอลดีพร้อมฐาน .

ก) พิสูจน์สามเหลี่ยมนั้น ดีซีแอลหน้าจั่ว.

b) เป็นที่ทราบกันดีว่า cos
เอบีซี
DL เช่น สามเหลี่ยม BDจุดที่ถ่าย กับ. เส้นแบ่งครึ่ง บีแอลสามเหลี่ยมหน้าจั่ว เอบีซีพร้อมฐาน ดวงอาทิตย์เป็นด้านด้านข้างของสามเหลี่ยมหน้าจั่ว บีแอลดีพร้อมฐาน .

ก) พิสูจน์สามเหลี่ยมนั้น ดีซีแอลหน้าจั่ว.

b) เป็นที่ทราบกันดีว่า cos เอบีซี= . ทางตรงเป็นอย่างไร ดล แบ่งข้าง เอบี?

คำตอบ. 4:21.

วรรณกรรม

1. Smirnova I.M. , Smirnov V.A. จุดและเส้นสามเหลี่ยมที่ยอดเยี่ยม ม.: คณิตศาสตร์, 2549, ครั้งที่ 17.

2. Myakishev A.G. องค์ประกอบเรขาคณิตสามเหลี่ยม (ชุด "ห้องสมุด" คณิตศาสตร์ศึกษา""). ม.: MTsNMO, 2545. - 32 น.

3. เรขาคณิต บทเพิ่มเติมสำหรับหนังสือเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 8: หนังสือเรียนสำหรับนักเรียนของโรงเรียนและชั้นเรียนที่มีการศึกษาเชิงลึก / ล. Atanasyan, V.F. Butuzov, S.B. Kadomtsev และคนอื่น ๆ - M.: Vita-Press, 2548. - 208 p.

4. Erdniev P. , Mantsaev N. Cheva และทฤษฎีบท Menelaus M.: Kvant, 1990, No. 3, หน้า 56–59.

5. Sharygin I.F. ทฤษฎีบทของ Ceva และ Menelaus มอสโก: Kvant, 1976, No. 11, หน้า 22–30

6. วาวิลอฟ วี.วี. ค่ามัธยฐานและเส้นกึ่งกลางของรูปสามเหลี่ยม ม.: คณิตศาสตร์, 2549, ครั้งที่ 1.

7. Efremov Dm. เรขาคณิตสามเหลี่ยมใหม่ โอเดสซา 2445 - 334 น.

8. คณิตศาสตร์. งานทดสอบทั่วไป 50 แบบ / IV ยาชเชนโก, M.A. โวลเควิช, ไอ.อาร์. Vysotsky และอื่น ๆ ; เอ็ด IV ยาชเชนโก้. - ม.: สำนักพิมพ์ "สอบ", 2559. - 247 น.

ทฤษฎีบทของเชวาและเมเนเลา

ทฤษฎีบทของเซวา

สามารถรับจุดที่น่าทึ่งส่วนใหญ่ของสามเหลี่ยมได้โดยใช้ขั้นตอนต่อไปนี้ ให้มีกฎบางอย่างตามที่เราสามารถเลือกจุดใดจุดหนึ่งได้ 1 ที่ด้าน BC (หรือส่วนขยาย) ของสามเหลี่ยม ABC (เช่น เลือกจุดกึ่งกลางของด้านนี้) จากนั้นเราสร้างจุดที่คล้ายกัน B 1 , ซี 1 บนอีกสองด้านของสามเหลี่ยม (ในตัวอย่างของเรา มีจุดกึ่งกลางของด้านอีกสองจุด) หากกฎการเลือกสำเร็จ ให้สั่ง AA 1 , บีบี 1 , ซีซี 1 ตัดกันที่บางจุด Z (แน่นอนว่าการเลือกจุดกึ่งกลางของด้านในแง่นี้ถือว่าประสบความสำเร็จ เนื่องจากค่ามัธยฐานของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง)

ฉันต้องการมีวิธีการทั่วไปที่ช่วยให้เราสามารถกำหนดจากตำแหน่งของจุดที่ด้านข้างของสามเหลี่ยมว่าเส้นสามเส้นที่สอดคล้องกันตัดกันที่จุดหนึ่งหรือไม่

เงื่อนไขสากลที่ "ปิด" ปัญหานี้พบในปี ค.ศ. 1678 โดยวิศวกรชาวอิตาลีจิโอวานนี่ เซวา .

คำนิยาม. ส่วนที่เชื่อมต่อจุดยอดของสามเหลี่ยมที่มีจุดอยู่ด้านตรงข้ามกัน (หรือส่วนต่อขยาย) เรียกว่าซีเวียน (cevian) หากตัดกันที่จุดหนึ่ง

มีสองตัวเลือกสำหรับตำแหน่งของซีเวียน ในเวอร์ชันเดียวประเด็น


ทางแยกอยู่ภายในและปลายซีเวียนอยู่ที่ด้านข้างของรูปสามเหลี่ยม ในเวอร์ชันที่สอง จุดตัดจะอยู่ภายนอก ส่วนปลายของซีเวียนหนึ่งอยู่ด้านข้าง และปลายของซีเวียนอีกสองอันอยู่ที่ส่วนต่อขยายของด้านข้าง (ดูภาพวาด)

ทฤษฎีบท 3 (ทฤษฎีบทโดยตรงของ Ceva) ในรูปสามเหลี่ยม ABC ตามอำเภอใจที่ด้าน BC, CA, AB หรือส่วนขยาย จุด A จะถูกนำมาตามลำดับ 1 , ใน 1 , กับ 1 เช่นนั้นโดยตรงเอเอ 1 , บีบี 1 , สสส 1 ตัดกันที่จุดร่วมบางจุดแล้ว

.

การพิสูจน์: เนื่องจากมีข้อพิสูจน์ดั้งเดิมหลายข้อเกี่ยวกับทฤษฎีบทของ Ceva เราจะพิจารณาข้อพิสูจน์โดยพิจารณาจากการใช้ทฤษฎีบท Menelaus สองครั้ง ให้เราเขียนความสัมพันธ์ของทฤษฎีบทของ Menelaus เป็นครั้งแรกสำหรับรูปสามเหลี่ยมเอบีบี 1 และซีแคนต์ ซีซี 1 (เราระบุจุดตัดของซีเวียนZ):

,

และครั้งที่สองสำหรับรูปสามเหลี่ยม 1 พ.ศและแยก เอ.เอ 1 :

.

การคูณความสัมพันธ์ทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน การลดลงที่จำเป็น เราจะได้ความสัมพันธ์ที่มีอยู่ในคำแถลงของทฤษฎีบท

ทฤษฎีบทที่ 4 (ทฤษฎีบทผกผัน Ceva) . ถ้าสำหรับผู้ที่เลือกด้านข้างของรูปสามเหลี่ยม เอบีซี หรือส่วนขยายของคะแนน 1 , ใน 1 และ 1 เงื่อนไขของ Ceva เป็นที่น่าพอใจ:

,

จากนั้นตรง เอ.เอ 1 , BB 1 และ ซีซี 1 ตัดกันที่จุดหนึ่ง .

การพิสูจน์ทฤษฎีบทนี้ดำเนินการโดยความขัดแย้ง เช่นเดียวกับการพิสูจน์ทฤษฎีบทของเมเนลอส

ให้เราพิจารณาตัวอย่างการประยุกต์ใช้ทฤษฎีบทโดยตรงและผกผันของ Ceva

ตัวอย่างที่ 3 พิสูจน์ว่าค่ามัธยฐานของรูปสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง.

สารละลาย. พิจารณาความสัมพันธ์

สำหรับจุดยอดของสามเหลี่ยมและจุดกึ่งกลางของด้าน เห็นได้ชัดว่า ในแต่ละเศษส่วนในตัวเศษและตัวส่วนมีส่วนเท่ากัน ดังนั้นเศษส่วนเหล่านี้ทั้งหมดจึงเท่ากับหนึ่ง ดังนั้นความสัมพันธ์ของ Ceva จึงเป็นไปตามทฤษฎีบทผกผัน ค่ามัธยฐานตัดกันที่จุดหนึ่ง

ทฤษฎีบท (ทฤษฎีบทของ Ceva) . ปล่อยให้คะแนน นอนตะแคงและสามเหลี่ยม ตามลำดับ ปล่อยให้ส่วนต่างๆและ ตัดกันที่จุดหนึ่ง แล้ว

(ไปรอบ ๆ สามเหลี่ยมตามเข็มนาฬิกา).

การพิสูจน์.แสดงโดย จุดตัดของส่วนต่างๆและ . หล่นจากจุดและ ตั้งฉากกับเส้นก่อนจะตัดกันเป็นจุดๆและ ตามลำดับ (ดูรูป)


เพราะสามเหลี่ยมและ มีด้านร่วมกันจากนั้นพื้นที่ของพวกมันจะสัมพันธ์กันเป็นความสูงที่ลากมาทางด้านนี้ นั่นคือและ :

ความเท่าเทียมกันสุดท้ายเป็นจริงเนื่องจากสามเหลี่ยมมุมฉากและ คล้ายกันในมุมแหลม

ในทำนองเดียวกันเราได้รับ

และ

ลองคูณความเท่าเทียมกันทั้งสามนี้:

คิวอีดี

เกี่ยวกับค่ามัธยฐาน:

1. วางหน่วยมวลที่จุดยอดของสามเหลี่ยม ABC
2. จุดศูนย์กลางมวลของจุด A และ B อยู่ตรงกลางของ AB จุดศูนย์กลางมวลของระบบทั้งหมดต้องอยู่ที่ค่ามัธยฐานถึงด้าน AB เนื่องจากจุดศูนย์กลางมวลของสามเหลี่ยม ABC เป็นจุดศูนย์กลางมวลของจุดศูนย์กลางมวลของจุด A และ B และจุด C
(มันทำให้สับสน)
3. ในทำนองเดียวกัน - CM จะต้องอยู่บนค่ามัธยฐานด้านข้าง AC และ BC
4. เนื่องจาก CM เป็นจุดเดียว ดังนั้นค่ามัธยฐานทั้งสามนี้จึงต้องตัดกัน

ยังไงก็ตามทันทีที่พวกเขาถูกหารด้วยทางแยกในอัตราส่วน 2: 1 เนื่องจากมวลของจุดศูนย์กลางมวลของจุด A และ B คือ 2 และมวลของจุด C คือ 1 ดังนั้น ศูนย์กลางมวลร่วมตามทฤษฎีบทสัดส่วนจะแบ่งค่ามัธยฐานในอัตราส่วน 2/1

ขอบคุณมาก นำเสนอในลักษณะที่เข้าถึงได้ ฉันคิดว่าคงไม่ฟุ่มเฟือยที่จะพิสูจน์โดยใช้วิธีการทางเรขาคณิตเชิงมวล ตัวอย่างเช่น:
เส้น AA1 และ CC1 ตัดกันที่จุด O; AC1: C1B = p และ BA1: A1C = q เราจำเป็นต้องพิสูจน์ว่าเส้น BB1 ผ่านจุด O ก็ต่อเมื่อ CB1: B1A = 1: pq
ให้เราวางมวล 1, p และ pq ตามลำดับ ที่จุด A, B และ C จากนั้น จุด C1 คือจุดศูนย์กลางมวลของจุด A และ B และจุด A1 คือจุดศูนย์กลางมวลของจุด B และ C ดังนั้น จุดศูนย์กลางมวลของจุด A, B และ C ที่มีมวลที่กำหนดคือจุด O ของ จุดตัดของเส้น CC1 และ AA1 ในทางกลับกัน จุด O อยู่บนส่วนที่เชื่อมต่อจุด B โดยมีจุดศูนย์กลางมวลของจุด A และ C ถ้า B1 เป็นจุดศูนย์กลางมวลของจุด A และ C ที่มีมวล 1 และ pq ดังนั้น AB1: B1C = pq: 1. ยังคงต้องสังเกตว่าในส่วน AC มีจุดเดียวที่แบ่งในอัตราส่วนนี้ AB1: B1C

2. ทฤษฎีบทของเซวา

ส่วนของเส้นตรงที่เชื่อมต่อจุดยอดของสามเหลี่ยมโดยมีจุดบางจุดที่อยู่ด้านตรงข้ามเรียกว่าซีเวียน่า . ดังนั้น ถ้าเป็นรูปสามเหลี่ยมเอบีซี เอ็กซ์ , วาย และ Z - จุดด้านข้างพ.ศ , แคลิฟอร์เนีย , เอบี ตามลำดับจากนั้นจึงแยกส่วนขวาน , โดย , รัสเซีย เป็น Chevians คำนี้มาจากนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี Giovanni Ceva ซึ่งในปี 1678 ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีบทที่มีประโยชน์มากดังต่อไปนี้:

ทฤษฎีบท 1.21. ถ้าสามซีเวียน AX, BY, CZ (หนึ่งจากแต่ละจุดยอด) ของสามเหลี่ยม ABC แข่งขันกันได้ ดังนั้น

|BX||XC|· |CY||ย่า|· |AZ||ZB|=1 .

ข้าว. 3.

เมื่อเราพูดว่าสามบรรทัด (หรือส่วน)การแข่งขัน จากนั้นเราหมายความว่าพวกเขาทั้งหมดผ่านจุดหนึ่งซึ่งเราหมายถึงพี . ในการพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Ceva ให้ระลึกว่าพื้นที่ของสามเหลี่ยมที่มีความสูงเท่ากันจะเป็นสัดส่วนกับฐานของสามเหลี่ยม อ้างอิงจากรูปที่ 3 เรามี:

|BX||XC|= SABXSAXC= เอสพีบีเอ็กซ์เอสพีเอ็กซ์ซี= SABX-เอสพีบีเอ็กซ์SAXC-เอสพีเอ็กซ์ซี= ศอ.บตสแคป.

เช่นเดียวกัน,

|CY||ย่า|= ศอ.บตศอ.บต, |AZ||ZB|= สแคปศอ.บต.

ทีนี้ ถ้าเราคูณพวกมัน เราจะได้

|BX||XC|· |CY||ย่า|· |AZ||ZB|= ศอ.บตสแคป· ศอ.บตศอ.บต· สแคปศอ.บต=1 .

การผกผันของทฤษฎีบทนี้ก็เป็นจริงเช่นกัน:

ทฤษฎีบท 1.22. ถ้าซีเวียนสามตัว AX, BY, CZ เป็นไปตามความสัมพันธ์

|BX||XC|· |CY||ย่า|· |AZ||ZB|=1 ,

จากนั้นพวกเขาก็แข่งขันกัน .

เพื่อแสดงสิ่งนี้ สมมติว่า cevians สองอันแรกตัดกันที่จุดนั้นพี เหมือนเดิม และซีเวียนาตัวที่สามผ่านจุดนั้นพี , จะCZ' . จากนั้น โดยทฤษฎีบท 1.21

|BX||XC|· |CY||ย่า|· |AZ'||Z'B|=1 .

แต่โดยสมมติ

|BX||XC|· |CY||ย่า|· |AZ||ZB|=1 .

เพราะฉะนั้น,

|AZ||ZB|= |AZ'||Z'B| ,

จุดซี' ตรงกับประเด็นZ และเราได้พิสูจน์แล้วว่าส่วนต่างๆขวาน , โดย และรัสเซีย การแข่งขัน (, หน้า 54 และ, หน้า 48, 317)

คณิตศาสตร์ - เกรด 10 Mendel Viktor Vasilievich คณบดีคณะวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ ทฤษฎีบทของ FESGU CHEVA และ MENELAY ทฤษฎีบทที่โดดเด่นสองประการคือ ทฤษฎีบทของ Ceva และทฤษฎีบทของ Menelaus ทฤษฎีบทเหล่านี้ไม่รวมอยู่ในหลักสูตรพื้นฐานของหลักสูตรเรขาคณิตระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย แต่ขอแนะนำให้ศึกษา (และนำไปใช้) สำหรับทุกคนที่สนใจคณิตศาสตร์มากกว่าที่เป็นไปได้ภายใต้กรอบหลักสูตรของโรงเรียน ทำไมทฤษฎีบทเหล่านี้ถึงน่าสนใจ? ประการแรก เราทราบว่าเมื่อแก้ปัญหาทางเรขาคณิต แนวทางสองแนวทางจะรวมกันอย่างมีประสิทธิผล: - วิธีหนึ่งขึ้นอยู่กับคำจำกัดความของโครงสร้างพื้นฐาน (เช่น สามเหลี่ยม - วงกลม; สามเหลี่ยม - เส้นตัด; สามเหลี่ยม - เส้นสามเส้นผ่าน ผ่านจุดยอดและตัดกันที่จุดหนึ่ง รูปสี่เหลี่ยมที่มีด้านขนานกันสองด้าน ฯลฯ) และวิธีที่สองคือวิธีการอ้างอิงปัญหา (ปัญหาทางเรขาคณิตอย่างง่าย ซึ่งลดขั้นตอนการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนลง) ดังนั้นทฤษฎีบทของ Menelaus และ Ceva จึงเป็นโครงสร้างที่พบได้บ่อยที่สุด: อันแรกพิจารณารูปสามเหลี่ยม, ด้านหรือส่วนขยายของด้านข้างซึ่งถูกข้ามด้วยเส้นบางเส้น (secant), อันที่สองเกี่ยวกับรูปสามเหลี่ยมและเส้นสามเส้นผ่าน จุดยอดของมันตัดกันที่จุดหนึ่ง ทฤษฎีบทของ Menelaus ทฤษฎีบทของความสัมพันธ์ที่สังเกตได้ (ร่วมกับส่วนผกผัน) นี้แสดงส่วน ความสม่ำเสมอ การเชื่อมต่อจุดยอดของรูปสามเหลี่ยมและจุดตัดของส่วนตัดกับด้าน (ส่วนขยายของด้านข้าง) ของรูปสามเหลี่ยม ภาพวาดแสดงสองกรณีที่เป็นไปได้ของตำแหน่งของสามเหลี่ยมและส่วนตัด ในกรณีแรก เส้นตัดจะตัดสองด้านของรูปสามเหลี่ยมและความต่อเนื่องของด้านที่สาม ในส่วนที่สอง - ความต่อเนื่องของด้านทั้งสามของรูปสามเหลี่ยม ทฤษฎีบท 1. (เมเนลอส) ให้ ABC ตัดด้วยเส้นที่ไม่ขนานกับด้าน AB และตัดสองด้านของ AC และ BC ตามลำดับ ที่จุด B1 และ A1 และเส้น AB ที่จุด C1 แล้ว AB1 CA1 BC1    1. ทฤษฎีบท B1C A1B C1 A 2. (ตรงกันข้ามกับทฤษฎีบทของเมเนลอส) ให้จุด A1, B1, C1 ในรูปสามเหลี่ยม ABC อยู่ในเส้น BC, AC, AB ตามลำดับ แล้ว ถ้า AB1 CA1 BC1   1 B1C A1B C1 A แล้วจุด A1, B1, C1 จะอยู่บนเส้นตรงหนึ่งเส้น การพิสูจน์ทฤษฎีบทแรกสามารถทำได้ดังนี้: เส้นตั้งฉากจากจุดยอดทั้งหมดของรูปสามเหลี่ยมจะลดระดับลงมาที่เส้นตัด ผลลัพธ์คือสามเหลี่ยมมุมฉากที่คล้ายกันสามคู่ อัตราส่วนของส่วนที่ปรากฏในการกำหนดทฤษฎีบทจะถูกแทนที่ด้วยอัตราส่วนของเส้นตั้งฉากที่สอดคล้องกันในความคล้ายคลึงกัน ปรากฎว่าแต่ละส่วน - ตั้งฉากในเศษส่วนจะมีอยู่สองครั้ง: หนึ่งครั้งในเศษส่วนหนึ่งในตัวเศษ ครั้งที่สอง ในเศษส่วนอื่น ในตัวส่วน ดังนั้นผลคูณของอัตราส่วนทั้งหมดนี้จะเท่ากับหนึ่ง ทฤษฎีบทตรงกันข้ามได้รับการพิสูจน์โดยวิธี "โดยความขัดแย้ง" สันนิษฐานว่าภายใต้เงื่อนไขของทฤษฎีบท 2 จุด A1, B1, C1 ไม่อยู่บนเส้นตรงเส้นเดียว จากนั้นเส้น A1B1 จะตัดกับด้าน AB ที่จุด C2 ซึ่งแตกต่างจากจุด C1 ในกรณีนี้ โดยอาศัยทฤษฎีบทที่ 1 ความสัมพันธ์เดียวกันจะคงไว้สำหรับจุด A1, B1, C2 เช่นเดียวกับจุด A1, B1, C1 จากนี้เป็นไปตามที่จุด C1 และ C2 จะแบ่งส่วน AB ในสัดส่วนที่เท่ากัน จากนั้นประเด็นเหล่านี้ก็ตรงกัน - เรามีความขัดแย้ง พิจารณาตัวอย่างการประยุกต์ใช้ทฤษฎีบท Menelaus ตัวอย่างที่ 1 พิสูจน์ว่าค่ามัธยฐานของรูปสามเหลี่ยมที่จุดตัดนั้นหารด้วยอัตราส่วน 2:1 โดยนับจากจุดยอด สารละลาย. ให้เราเขียนอัตราส่วนที่ได้รับในทฤษฎีบท Menelaus สำหรับสามเหลี่ยม ABMb และเส้น McM(C): AM c BM M bC    1 M c B MM b CA เศษส่วนแรกในผลคูณนี้จะเท่ากับ 1 และอัตราส่วนวินาทีที่สามเท่ากับ 1 ดังนั้น 2 2:1 ซึ่งจะต้องได้รับการพิสูจน์ ตัวอย่างที่ 2 เส้นแบ่งตัดกับส่วนขยายของด้าน AC ของสามเหลี่ยม ABC ที่จุด B1 ดังนั้นจุด C จึงเป็นจุดกึ่งกลางของส่วน AB1 ด้าน AB ถูกแบ่งโดยส่วนนี้ หาอัตราส่วนที่แบ่งด้าน BC? สารละลาย. ให้เราเขียนสามเหลี่ยมและตัดผลคูณของอัตราส่วนสามส่วนจากทฤษฎีบทเมเนลอส: AB1 CA1 BC1    1 B1C A1B C1 A จากเงื่อนไขของโจทย์ที่ว่าอัตราส่วนแรกเท่ากับหนึ่ง และ ที่สาม 1 , 2 ดังนั้น อัตราส่วนที่สองจะเท่ากับ 2 นั่นคือ นั่นคือ ซีแคนต์แบ่งด้าน BC ในอัตราส่วน 2:1 เราจะพบกับตัวอย่างการประยุกต์ใช้ทฤษฎีบทเมเนลอสต่อไปนี้เมื่อเราพิจารณาการพิสูจน์ทฤษฎีบทของเซวา ทฤษฎีบทของเซวา จุดที่น่าทึ่งส่วนใหญ่ของสามเหลี่ยมสามารถหาได้จากขั้นตอนต่อไปนี้ ให้มีกฎบางอย่างที่เราสามารถเลือกจุด A1 ที่ด้าน BC (หรือส่วนขยายของมัน) ของสามเหลี่ยม ABC (ตัวอย่างเช่น เราเลือกจุดกึ่งกลางของด้านนี้) จากนั้นเราสร้างจุดที่คล้ายกัน B1, C1 บนอีกสองด้านของสามเหลี่ยม (ในตัวอย่างของเรา มีจุดกึ่งกลางของด้านอีกสองจุด) หากกฎการเลือกสำเร็จ เส้น AA1, BB1, CC1 จะตัดกันที่บางจุด Z (แน่นอนว่าการเลือกจุดกึ่งกลางของด้านข้างนั้นประสบความสำเร็จในแง่นี้ เนื่องจากค่ามัธยฐานของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง) . ฉันต้องการมีวิธีการทั่วไปที่ช่วยให้เราสามารถกำหนดจากตำแหน่งของจุดที่ด้านข้างของสามเหลี่ยมว่าเส้นสามเส้นที่สอดคล้องกันตัดกันที่จุดหนึ่งหรือไม่ เงื่อนไขสากลที่ "ปิด" ปัญหานี้พบในปี ค.ศ. 1678 โดยวิศวกรชาวอิตาลี Giovanni Ceva คำนิยาม. ส่วนที่เชื่อมต่อจุดยอดของสามเหลี่ยมที่มีจุดอยู่ด้านตรงข้ามกัน (หรือส่วนต่อขยาย) เรียกว่าซีเวียน (cevian) หากตัดกันที่จุดหนึ่ง มีสองตัวเลือกสำหรับตำแหน่งของซีเวียน ในรูปลักษณ์หนึ่ง จุดตัดกันอยู่ภายใน และปลายซีเวียนอยู่ที่ด้านข้างของสามเหลี่ยม ในเวอร์ชันที่สอง จุดตัดจะอยู่ภายนอก ส่วนปลายของซีเวียนหนึ่งอยู่ด้านข้าง และปลายของซีเวียนอีกสองอันอยู่ที่ส่วนต่อขยายของด้านข้าง (ดูภาพวาด) ทฤษฎีบท 3. (ทฤษฎีบทโดยตรงของ Ceva) ในรูปสามเหลี่ยม ABC ตามอำเภอใจที่ด้านข้าง BC, CA, AB หรือส่วนขยาย จุด A1, B1, C1 จะถูกนำมาตามลำดับ เพื่อให้เส้น AA1, BB1, CC1 ตัดกันที่จุดร่วมบางจุด แล้ว BA1 CB1 AC1   1 CA1 AB1 BC1 ข้อพิสูจน์: พิสูจน์ทฤษฎีบทของ Ceva ดั้งเดิมหลายข้อเป็นที่ทราบกันดี เราจะพิจารณาข้อพิสูจน์โดยพิจารณาจากการใช้ทฤษฎีบท Menelaus สองครั้ง ให้เราเขียนความสัมพันธ์ของทฤษฎีบทเมเนลอสเป็นครั้งแรกสำหรับสามเหลี่ยม ABB1 และซีแคนต์ CC1 (เราระบุจุดตัดซีเวียนด้วย Z): AC1 BZ B1C    1, C1B ZB1 CA และครั้งที่สองสำหรับสามเหลี่ยม B1BC และซีแคนต์ AA1: B1Z BA1 ​​CA    1. ZB A1C AB1 การคูณความสัมพันธ์ทั้งสองนี้และทำการลดลงที่จำเป็น เราจะได้ความสัมพันธ์ที่อยู่ในประโยคคำสั่งของทฤษฎีบท ทฤษฎีบทที่ 4. (ทฤษฎีบทผกผัน Ceva). หากเลือกจุด A1, B1 และ C1 ที่ด้านข้างของสามเหลี่ยม ABC หรือส่วนต่อของสามเหลี่ยมนั้น เป็นไปตามเงื่อนไข Ceva: BA1 CB1 AC1   1 CA1 AB1 BC1 แล้วเส้น AA1, BB1 และ CC1 ตัดกันที่จุดหนึ่ง . การพิสูจน์ทฤษฎีบทนี้ดำเนินการโดยความขัดแย้ง เช่นเดียวกับการพิสูจน์ทฤษฎีบทของเมเนลอส ให้เราพิจารณาตัวอย่างการประยุกต์ใช้ทฤษฎีบทโดยตรงและผกผันของ Ceva ตัวอย่างที่ 3 พิสูจน์ว่าค่ามัธยฐานของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง สารละลาย. พิจารณาความสัมพันธ์ AC1 BA1 CB1   C1B A1C B1 A สำหรับจุดยอดของสามเหลี่ยมและจุดกึ่งกลางของด้าน เห็นได้ชัดว่า ในแต่ละเศษส่วนในตัวเศษและตัวส่วนมีส่วนเท่ากัน ดังนั้นเศษส่วนเหล่านี้ทั้งหมดจึงเท่ากับหนึ่ง ดังนั้นความสัมพันธ์ของ Ceva จึงเป็นไปตามทฤษฎีบทผกผัน ค่ามัธยฐานตัดกันที่จุดหนึ่ง งานสำหรับการแก้ปัญหาอิสระ งานที่นำเสนอนี้เป็นงานควบคุมหมายเลข 1 สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 แก้ไขปัญหาเหล่านี้เขียนวิธีแก้ปัญหาลงในสมุดบันทึกแยกต่างหาก (จากฟิสิกส์และวิทยาการคอมพิวเตอร์) ระบุข้อมูลต่อไปนี้เกี่ยวกับตัวคุณบนหน้าปก: 1. นามสกุล, ชื่อจริง, ชั้นเรียน, โปรไฟล์ชั้นเรียน (เช่น Vasily Pupkin, เกรด 9, คณิตศาสตร์) 2. รหัสไปรษณีย์, ที่อยู่, อีเมล (ถ้ามี) เบอร์โทรศัพท์ (บ้าน หรือ มือถือ ) 3. ข้อมูลเกี่ยวกับโรงเรียน (เช่น MBOU No. 1 p. Bikin) 4. นามสกุล ชื่อของอาจารย์สอนคณิตศาสตร์ (เช่น: อาจารย์สอนคณิตศาสตร์ Petrova M.I.) ขอแนะนำให้แก้ปัญหาอย่างน้อยสี่ข้อ ม.9.1.1. เส้นตัดจากทฤษฎีบทของ Menelaus สามารถตัดด้านข้างของรูปสามเหลี่ยม ค) 3, 5, 6, 7, 7, 10 ถ้าเป็นไปได้ ให้ยกตัวอย่าง กลุ่มสามารถไปในลำดับที่แตกต่างกัน ม.9.1.2. ซีเวียนภายในของสามเหลี่ยมสามารถแบ่งด้านออกเป็นส่วนๆ ได้หรือไม่: ก) 3, 3, 5, 7,10, 14; ค) 3, 5, 6, 7, 7, 10 ถ้าเป็นไปได้ ให้ยกตัวอย่าง กลุ่มสามารถไปในลำดับที่แตกต่างกัน คำแนะนำ: เมื่อคิดตัวอย่าง อย่าลืมตรวจสอบว่ารูปสามเหลี่ยมไม่เท่ากันหรือไม่ ม.9.1.3. ใช้ทฤษฎีบทผกผันของ Ceva พิสูจน์ว่า: ก) เส้นแบ่งครึ่งของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่ง; b) ส่วนที่เชื่อมต่อจุดยอดของรูปสามเหลี่ยมกับจุดที่อยู่ด้านตรงข้าม ซึ่งด้านเหล่านี้สัมผัสกับวงกลมที่จารึกไว้ ตัดกันที่จุดหนึ่ง คำแนะนำ: ก) จำไว้ว่าเส้นแบ่งครึ่งแบ่งด้านตรงข้ามในแง่ใด b) ใช้คุณสมบัติที่ส่วนของเส้นสัมผัสสองเส้นที่ดึงจากจุดหนึ่งไปยังวงกลมมีค่าเท่ากัน ม.9.1.4. พิสูจน์ทฤษฎีบทของ Menelaus ที่เริ่มต้นในส่วนแรกของบทความให้สมบูรณ์ ม.9.1.5. พิสูจน์ว่าความสูงของสามเหลี่ยมตัดกันที่จุดหนึ่งโดยใช้ทฤษฎีบทผกผันของ Ceva ม.9.1.6. พิสูจน์ทฤษฎีบทของซิมป์สัน: จากจุด M ที่กำหนดโดยพลการบนวงกลมที่ล้อมรอบสามเหลี่ยม ABC, ตั้งฉากกับด้านข้างหรือขยายด้านข้างของสามเหลี่ยม, พิสูจน์ว่าฐานของเส้นตั้งฉากเหล่านี้อยู่บนเส้นตรงเดียวกัน คำแนะนำ: ใช้ทฤษฎีบทผกผันของ Menelaus พยายามแสดงความยาวของส่วนที่ใช้ในความสัมพันธ์ในรูปของความยาวของเส้นตั้งฉากที่ลากจากจุด M นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในการระลึกถึงคุณสมบัติของมุมของรูปสี่เหลี่ยมที่เขียนไว้