Свойства равнобедренного треугольника выражают следующие теоремы.
Теорема 1. В равнобедренном треугольнике углы при основании равны.
Теорема 2. В равнобедренном треугольнике биссектриса, проведенная к основанию, является медианой и высотой.
Теорема 3. В равнобедренном треугольнике медиана, проведенная к основанию, является биссектрисой и высотой.
Теорема 4. В равнобедренном треугольнике высота, проведенная к основанию, является биссектрисой и медианой.
Докажем одну из них, например теорему 2.5.
Доказательство. Рассмотрим равнобедренный треугольник ABC с основанием ВС и докажем, что ∠ В = ∠ С. Пусть AD - биссектриса треугольника ABC (рис.1). Треугольники ABD и ACD равны по первому признаку равенства треугольников (АВ = АС по условию, AD - общая сторона, ∠ 1 = ∠ 2, так как AD - биссектриса). Из равенства этих треугольников следует, что ∠ В = ∠ С. Теорема доказана.
С использованием теоремы 1 устанавливается следующая теорема.
Теорема 5. Третий признак равенства треугольников. Если три стороны одного треугольника соответственно равны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны (рис. 2).
Замечание. Предложения, установленные в примерах 1 и 2, выражают свойства серединного перпендикуляра к отрезку. Из этих предложений следует, что серединные перпендикуляры к сторонам треугольника пересекаются в одной точке .
Пример 1. Доказать, что точка плоскости, равноудаленная от концов отрезка, лежит на серединном перпендикуляре к этому отрезку.
Решение. Пусть точка М равноудалена от концов отрезка АВ (рис. 3), т. е. AM = ВМ.
Тогда Δ АМВ равнобедренный. Проведем через точку М и середину О отрезка АВ прямую р. Отрезок МО по построению есть медиана равнобедренного треугольника АМВ, а следовательно (теорема 3), и высота, т. е. прямая МО, есть серединный перпендикуляр к отрезку АВ.
Пример 2. Доказать, что каждая точка серединного перпендикуляра к отрезку равноудалена от его концов.
Решение. Пусть р - серединный перпендикуляр к отрезку АВ и точка О - середина отрезка АВ (см. рис. 3).
Рассмотрим произвольную точку М, лежащую на прямой р. Проведем отрезки AM и ВМ. Треугольники АОМ и ВОМ равны, так как у них углы при вершине О прямые, катет ОМ общий, а катет ОА равен катету ОВ по условию. Из равенства треугольников АОМ и ВОМ следует, что AM = ВМ.
Пример 3. В треугольнике ABC (см. рис. 4) АВ = 10 см, ВС = 9 см, АС = 7 см; в треугольнике DEF DE = 7 см, EF = 10 см, FD = 9 см.
Сравнить треугольники ABC и DEF. Найти соответственно равные углы.
Решение. Данные треугольники равны по третьему признаку. Соответственно равные углы: А и Е (лежат против равных сторон ВС и FD), В и F (лежат против равных сторон АС и DE), С и D (лежат против равных сторон АВ и EF).
Пример 4. На рисунке 5 АВ = DC, ВС = AD, ∠B = 100°.
Найти угол D.
Решение. Рассмотрим треугольники ABC и ADC. Они равны по третьему признаку (АВ = DC, ВС = AD по условию и сторона АС - общая). Из равенства этих треугольников следует, что ∠ В = ∠ D, но угол В равен 100°, значит, и угол D равен 100°.
Пример 5. В равнобедренном треугольнике ABC с основанием AC внешний угол при вершине C равен 123°. Найдите величину угла ABC . Ответ дайте в градусах.
Видео-решение.
Равнобедренным является такой треугольник , у которого длины двух его сторон равны между собой.
При решении задач по теме «Равнобедренный треугольник» необходимо пользоваться следующими известными свойствами :
1.
Углы, лежащие напротив равных сторон равны между собой.
2.
Биссектрисы, медианы и высоты, проведенные из равных углов, равны между собой.
3.
Биссектриса, медиана и высота, проведенные к основанию равнобедренного треугольника, между собой совпадают.
4.
Центр вписанной и центр описанной окружностей лежат на высоте, а значит и на медиане и биссектрисе, проведенной к основанию.
5.
Углы, которые являются равными в равнобедренном треугольнике всегда острые.
Треугольник является равнобедренным, если у него присутствуют следующие признаки :
1.
Два угла у треугольника равны.
2.
Высота совпадает с медианой.
3.
Биссектриса совпадает с медианой.
4.
Высота совпадает с биссектрисой.
5.
Две высоты треугольника равны.
6.
Две биссектрисы треугольника равны.
7.
Две медианы треугольника равны.
Рассмотрим несколько задач по теме «Равнобедренный треугольник» и приведем подробное их решение.
Задача 1.
В равнобедренном треугольнике высота, проведенная к основанию, равна 8, а основание относится к боковой стороне как 6: 5. Найти, на каком расстоянии от вершины треугольника находится точка пересечения его биссектрис.
Решение.
Пусть дан равнобедренный треугольник АВС (рис. 1) .
1) Так как АС: ВС = 6: 5, то АС = 6х и ВС = 5х. ВН – высота, проведенная к основанию АС треугольника АВС.
Так как точка Н – середина АС (по свойству равнобедренного треугольника), то НС = 1/2 АС = 1/2 · 6х = 3х.
ВС 2 = ВН 2 + НС 2 ;
(5х) 2 = 8 2 + (3х) 2 ;
х = 2, тогда
АС = 6х = 6 · 2 = 12 и
ВС = 5х = 5 · 2 = 10.
3) Так как точка пересечения биссектрис треугольника является центром вписанной в него окружности, то
ОН = r . Радиус вписанной в треугольник АВС окружности найдем по формуле
4) S ABC = 1/2 · (AC · BH); S ABC = 1/2 · (12 · 8) = 48;
p = 1/2 · (AB + BC + AC); p = 1/2 · (10 + 10 + 12) = 16, тогда ОН = r = 48/16 = 3.
Отсюда ВО = ВН – ОН; ВО = 8 – 3 = 5.
Ответ: 5.
Задача 2.
В равнобедренном треугольнике АВС проведена биссектриса АD. Площади треугольников ABD и ADC равны 10 и 12. Найти увеличенную в три раза площадь квадрата, построенного на высоте этого треугольника, проведенной к основанию АС.
Решение.
Рассмотрим треугольник АВС – равнобедренный, АD – биссектриса угла А (рис. 2).
1) Распишем площади треугольников ВАD и DAC:
S BAD = 1/2 · AB · AD · sin α; S DAC = 1/2 · AC · AD · sin α.
2) Найдем отношение площадей:
S BAD /S DAC = (1/2 · AB · AD · sin α) / (1/2 · AC · AD · sin α) = AB/AC.
Так как S BAD = 10, S DAC = 12, то 10/12 = АВ/АС;
АВ/АС = 5/6, тогда пусть АВ = 5х и АС = 6х.
АН = 1/2 АС = 1/2 · 6х = 3х.
3) Из треугольника АВН – прямоугольного по теореме Пифагора АВ 2 = АН 2 + ВН 2 ;
25х 2 = ВН 2 + 9х 2 ;
4) S A ВС = 1/2 · AС · ВН; S A В C = 1/2 · 6х · 4х = 12х 2 .
Так как S A ВС = S BAD + S DAC = 10 + 12 = 22, тогда 22 = 12х 2 ;
х 2 = 11/6; ВН 2 = 16х 2 = 16 · 11/6 = 1/3 · 8 · 11 = 88/3.
5) Площадь квадрата равна ВН 2 = 88/3; 3 · 88/3 = 88.
Ответ: 88.
Задача 3.
В равнобедренном треугольнике основание равно 4, а боковая сторона равна 8. Найти квадрат высоты, опущенной на боковую сторону.
Решение.
В треугольнике АВС – равнобедренном ВС = 8, АС = 4 (рис. 3).
1) ВН – высота, проведенная к основанию АС треугольника АВС.
Так как точка Н – середина АС (по свойству равнобедренного треугольника), то НС = 1/2 АС = 1/2 · 4 = 2.
2) Из треугольника ВНС – прямоугольного по теореме Пифагора ВС 2 = ВН 2 + НС 2 ;
64 = ВН 2 + 4;
3) S ABC = 1/2 · (AC · BH), а так же S ABC = 1/2 · (АМ · ВС), тогда приравняем правые части формул, получим
1/2 · AC · BH = 1/2 · АМ · ВС;
АМ = (AC · BH)/ВС;
АМ = (√60 · 4)/8 = (2√15 · 4)/8 = √15.
Ответ: 15.
Задача 4.
В равнобедренном треугольнике основание и опущенная на него высота, равны 16. Найти радиус описанной около этого треугольника окружности.
Решение.
В треугольнике АВС – равнобедренном основание АС = 16, ВН = 16 – высота, проведенная к основанию АС (рис. 4) .
1) АН = НС = 8 (по свойству равнобедренного треугольника).
2) Из треугольника ВНС – прямоугольного по теореме Пифагора
ВС 2 = ВН 2 + НС 2 ;
ВС 2 = 8 2 + 16 2 = (8 · 2) 2 + 8 2 = 8 2 · 4 + 8 2 = 8 2 · 5;
3) Рассмотрим треугольник АВС: по теореме синусов 2R = AB/sin C, где R – радиус описанной около треугольника АВС окружности.
sin C = BH/BC (из треугольника ВНС по определению синуса).
sin C = 16/(8√5) = 2/√5, тогда 2R = 8√5/(2/√5);
2R = (8√5 · √5)/2; R = 10.
Ответ: 10.
Задача 5.
Длина высоты, проведенной к основанию равнобедренного треугольника, равна 36, а радиус вписанной окружности равен 10. Найти площадь треугольника.
Решение.
Пусть дан равнобедренный треугольник АВС.
1) Так как центр вписанной в треугольник окружности является точкой пересечения его биссектрис, то О ϵ ВН и АО является биссектрисой угла А, а ток же ОН = r = 10 (рис. 5) .
2) ВО = ВН – ОН; ВО = 36 – 10 = 26.
3) Рассмотрим треугольник АВН. По теореме о биссектрисе угла треугольника
АВ/АН = ВО/ОН;
АВ/АН = 26/10 = 13/5, тогда пусть АВ = 13х и АН = 5х.
По теореме Пифагора АВ 2 = АН 2 + ВН 2 ;
(13х) 2 = 36 2 + (5х) 2 ;
169х 2 = 25х 2 + 36 2 ;
144х 2 = (12 · 3) 2 ;
144х 2 = 144 · 9;
х = 3, тогда АС = 2 · АН = 10х = 10 · 3 = 30.
4) S ABC = 1/2 · (AC · BH); S ABC = 1/2 · (36 · 30) = 540;
Ответ: 540.
Задача 6.
В равнобедренном треугольнике две стороны равны 5 и 20. Найти биссектрису угла при основании треугольника.
Решение.
1) Предположим, что боковые стороны треугольника равны 5, а основание – 20.
Тогда 5 + 5 < 20, т.е. такого треугольника не существует. Значит, АВ = ВС = 20, АС = 5 (рис. 6).
2) Пусть LC = x, тогда BL = 20 – x. По теореме о биссектрисе угла треугольника
АВ/АС = ВL/LC;
20/5 = (20 – x)/x,
тогда 4х = 20 – x;
Таким образом, LC = 4; BL = 20 – 4 = 16.
3) Воспользуемся формулой биссектрисы угла треугольника:
AL 2 = AB · AC – BL · LC,
тогда AL 2 = 20 · 5 – 4 · 16 = 36;
Ответ: 6.
Остались вопросы? Не знаете, как решать геометрические задачи?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
- Свойства равнобедренного треугольника.
- Признаки равнобедренного треугольника.
- Формулы равнобедренного треугольника:
- формулы длины стороны;
- формулы длины равных сторон;
- формулы высоты, медианы, биссектрисы равнобедренного треугольника.
Равнобедренным называется треугольник, у которого две стороны равны. Эти стороны называются боковыми , а третья сторона - основанием .
АВ = ВС - боковые стороны
АС - основание
Свойства равнобедренного треугольника
Свойства равнобедренного треугольника выражаются через 5 теорем :
Теорема 1. В равнобедренном треугольнике углы при основании равны.
Доказательство теоремы:
Рассмотрим равнобедренный Δ ABC с основанием АС .
Боковые стороны равны АВ = ВС ,
Следовательно углы при основании ∠ BАC = ∠ BСA .
Теорема о биссектрисе, медиане, высоте, проведенной к основанию равнобедренного треугольника
- Теорема 2. В равнобедренном треугольнике биссектриса, проведенная к основанию, является медианой и высотой.
- Теорема 3. В равнобедренном треугольнике медиана, проведенная к основанию, является биссектрисой и высотой.
- Теорема 4. В равнобедренном треугольнике высота, проведенная к основанию, является биссектрисой и медианой.
Доказательство теоремы:
- Дан Δ ABC .
- Из точки В проведем высоту BD.
- Треугольник разделился на Δ ABD и ΔCBD. Эти треугольники равны, т.к. гипотенузы и общий катет у них равны ().
- Прямые АС и BD называются перпендикуляром.
- В Δ ABD и Δ BCD ∠ BАD = ∠ BСD (из Теоремы 1).
- АВ = ВС - боковые стороны равны.
- Стороны АD = СD, т.к. точка D отрезок делит пополам.
- Следовательно Δ ABD = ΔBCD.
- Биссектриса, высота и медиана это один отрезок - BD
Вывод:
- Высота равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является медианой и биссектрисой.
- Медиана равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является высотой и биссектрисой.
- Биссектриса равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является медианой и высотой.
Запомни! При решении таких задач опусти высоту на основание равнобедренного треугольника. Чтобы разделить его на два равных прямоугольных треугольника.
- Теорема 5. Если три стороны одного треугольника равны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны.
Доказательство теоремы:
Дано два Δ ABC и Δ A 1 B 1 C 1 . Стороны AB = A 1 B 1 ; BC = B 1 C 1 ; AC = A 1 C 1 .
Доказательство от противного.
- Пусть треугольники не равны (а то треугольники были равны по первому признаку).
- Пусть Δ A 1 B 1 C 2 = Δ ABC, у которого вершина C 2 лежит в одной полуплоскости с вершиной C 1 относительно прямой A 1 B 1 . По предположению вершины C 1 и C 2 не совпадают. Пусть D – середина отрезка C 1 C 2 . Δ A 1 C 1 C 2 и Δ B 1 C 1 C 2 – равнобедренные с общим основанием C 1 C 2 . Поэтому их медианы A 1 D и B 1 D являются высотами. Значит, прямые A 1 D и B 1 D перпендикулярны прямой C 1 C 2 . A 1 D и B 1 D имеют разные точки A 1 и B 1 , следовательно, не совпадают. Но через точку D прямой C 1 C 2 можно провести только одну перпендикулярную ей прямую.
- Отсюда пришли к противоречию и теорему доказали.
Признаки равнобедренного треугольника
- Если в треугольнике два угла равны.
- Сумма углов треугольника 180°.
- Если в треугольнике биссектриса является медианой или высотой.
- Если в треугольнике медиана является биссектрисой или высотой.
- Если в треугольнике высота является медианой или биссектрисой.
Формулы равнобедренного треугольника
- b - сторона (основание)
- а - равные стороны
- a - углы при основании
- b
Формулы длины стороны (основания - b ):
- b = 2a \sin(\beta /2)= a \sqrt { 2-2 \cos \beta }
- b = 2a \cos \alpha
Формулы длины равных сторон - (а):
- a=\frac { b } { 2 \sin(\beta /2) } = \frac { b } { \sqrt { 2-2 \cos \beta } }
- a=\frac { b } { 2 \cos\alpha }
- L - высота=биссектриса=медиана
- b - сторона (основание)
- а - равные стороны
- a - углы при основании
- b - угол образованный равными сторонами
Формулы высоты, биссектрисы и медианы, через сторону и угол, (L ):
- L = a sina
- L = \frac { b } { 2 } *\tg\alpha
- L = a \sqrt { (1 + \cos \beta)/2 } =a \cos (\beta)/2)
Формула высоты, биссектрисы и медианы, через стороны, (L ):
- L = \sqrt { a^ { 2 } -b^ { 2 } /4 }
- b - сторона (основание)
- а - равные стороны
- h - высота
Формула площади треугольника через высоту h и основание b, (S ):
S=\frac { 1 } { 2 } *bh
На данном уроке будет рассмотрена тема «Равнобедренный треугольник и его свойства». Вы узнаете, как выглядят и чем характеризуются равнобедренный и равносторонний треугольники. Докажете теорему о равенстве углов при основании равнобедренного треугольника. Рассмотрите также теорему о биссектрисе (медиане и высоте), проведенной к основанию равнобедренного треугольника. В конце урока вы разберете две задачи с использованием определения и свойств равнобедренного треугольника.
Определение: Равнобедренным называется треугольник, у которого равны две стороны.
Рис. 1. Равнобедренный треугольник
АВ = АС - боковые стороны. ВС - основание.
Площадь равнобедренного треугольника равна половине произведения его основания на высоту.
Определение: Равносторонним называется треугольник, у которого все три стороны равны.
Рис. 2. Равносторонний треугольник
АВ = ВС = СА.
Теорема 1: В равнобедренном треугольнике углы при основании равны.
Дано: АВ = АС.
Доказать: ∠В =∠С.
Рис. 3. Чертеж к теореме
Доказательство: треугольник АВС = треугольнику АСВ по первому признаку (по двум равным сторонам и углу между ними). Из равенства треугольников следует равенство всех соответствующих элементов. Значит, ∠В = ∠С, что и требовалось доказать.
Теорема 2: В равнобедренном треугольнике биссектриса , проведенная к основанию, является медианой и высотой .
Дано: АВ = АС, ∠1 = ∠2.
Доказать: ВD = DC, AD перпендикулярно BC.
Рис. 4. Чертеж к теореме 2
Доказательство: треугольник ADB = треугольнику ADC по первому признаку (AD - общая, АВ = АС по условию, ∠BAD = ∠DAC). Из равенства треугольников следует равенство всех соответствующих элементов. BD = DC, так как они лежат против равных углов. Значит, AD является медианой. Также ∠3 = ∠4, поскольку они лежат против равных сторон. Но, к тому же, они в сумме равняются . Следовательно, ∠3 = ∠4 = . Значит, AD является высотой треугольника, что и требовалось доказать.
В единственном случае a = b = . В этом случае прямые АС и ВD называются перпендикулярными.
Поскольку биссектрисой, высотой и медианой является один и тот же отрезок, то справедливы и следующие утверждения:
Высота равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является медианой и биссектрисой.
Медиана равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является высотой и биссектрисой.
Пример 1: В равнобедренном треугольнике основание в два раза меньше боковой стороны, а периметр равен 50 см. Найдите стороны треугольника.
Дано: АВ = АС, ВС = AC. Р = 50 см.
Найти: ВС, АС, АВ.
Решение:
Рис. 5. Чертеж к примеру 1
Обозначим основание ВС как а, тогда АВ = АС = 2а.
2а + 2а + а = 50.
5а = 50, а = 10.
Ответ: ВС = 10 см, АС = АВ = 20 см.
Пример 2: Докажите, что в равностороннем треугольнике все углы равны.
Дано: АВ = ВС = СА.
Доказать: ∠А = ∠В = ∠С.
Доказательство:
Рис. 6. Чертеж к примеру
∠В = ∠С, так как АВ=АС, а ∠А = ∠В, так как АС = ВС.
Следовательно, ∠А = ∠В = ∠С, что и требовалось доказать.
Ответ: Доказано.
На сегодняшнем уроке мы рассмотрели равнобедренный треугольник, изучили его основные свойства. На следующем уроке мы порешаем задачи по теме равнобедренного треугольника, на вычисление площадт равнобедренного и равностороннего треугольника.
- Александров А.Д., Вернер А.Л., Рыжик В.И. и др. Геометрия 7. - М.: Просвещение.
- Атанасян Л.С., Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б. и др. Геометрия 7. 5-е изд. - М.: Просвещение.
- Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б., Прасолова В.В. Геометрия 7 / В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев, В.В. Прасолова, под ред. Садовничего В.А. - М.: Просвещение, 2010.
- Словари и энциклопедии на «Академике» ().
- Фестиваль педагогической идеи «Открытый урок» ().
- Кaknauchit.ru ().
1. № 29. Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б., Прасолова В.В. Геометрия 7 / В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев, В.В. Прасолова, под ред. Садовничего В.А. - М.: Просвещение, 2010.
2. Периметр равнобедренного треугольника равен 35 см, а основа втрое меньше боковой стороны. Найдите стороны треугольника.
3. Дано: АВ = ВС. Докажите, что ∠1 = ∠2.
4. Периметр равнобедренного треугольника равен 20 см, одна из его сторон в два раза больше другой. Найдите стороны треугольника. Сколько решений имеет задача?