Ответы по геометрии для 9 класса (стр. 3 из 6)
23. Определение тангенса острого угла прямоугольного треугольника. Пример его применения для решения прямоугольных треугольников.
Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего
катета к прилежащему:
о
Примеры.
1. Дан прямоугольный треугольник. Найдите:
а) гипотенузу с и катет Ь, если даны катет а и противолежащий ему угол а;
б) гипотенузу с и катет а, если даны катет ь и прилежащий к нему угол а (рис. 20).
2. Под каким углом падает на землю луч солнца, если вертикально воткнутый в землю шест возвышается над землей на 18 м и отбрасывает тень, равную 6 73 (рис. 21)?
Обозначим длину шеста через а, длину тени шеста через Ь, а угол, под которым на землю падает луч солнца, через а.
24. Свойство медианы равнобедренного треугольника.
В равнобедренном треугольнике медиана, проведенная к основанию, является биссектрисой и высотой.
Дано: А АВС — равнобедренный треугольник, АВ — основание, CD — медиана (рис. 22).
Доказать: CD — биссектриса и высота.
Доказательство. Треугольники CAD и CBD равны но второму признаку равенства треугольников (стороны АС и ВС равны, так как АВС — равнобедренный. Углы CAD и CBD равны как углы при основании равнобедренного треугольника. Стороны AD и BD равны, поскольку D — середина отрезка АВ).
Из равенства треугольников CBD и CAD следует равенство углов:
Так как углы ACD и BCD равны, то CD — биссектриса. Поскольку углы ADC и BDC смежные и равны друг другу, они прямые. Следовательно, отрезок CD является также высотой треугольника АВС. Теорема доказана.
Таким образом, установлено, что биссектриса, медиана и высота равнобедренного треугольника, проведенные к основанию, совпадают. Поэтому справедливы также следующие утверждения:
1. Биссектриса равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является медианой и биссектрисой.
2. Высота равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является медианой и биссектрисой.
25. Задача по теме «Подобие треугольников».
26. Задача по теме «Ромб. Квадрат».
Докажите, что в ромб можно вписать окружность.
Дано: ABCD — ромб, О — точка пересечения диагоналей ромба.
Доказать: О — центр вписанной окружности.
Доказательство. Треугольники ABO, ADO, CBO и CDO — прямоугольные (так как ABCD — ромб) и равны по гипотенузе и катету. Следовательно, и высоты OF и ОЕ проведенные из вершин пря мых углов, равны. Значит, основания высот лежат на окружности с центром О. Так как высоты, проведенные из вершин прямых углов, перпендикулярны сторонам ромба, то окружность с центром О — точкой пересечения диагоналей ромба — и радиусом, равным расстоянию от точки О до сторон ромба, касается сторон ромба. Следовательно, в ромб можно вписать окружность.
27. Теорема косинусов. Пример ее применения для решения треугольников.
Квадрат любой стороны треугольника равен сумме квадратов катетов двух других сторон без удвоенного произведения этих сторон на косинус угла между ними.
28. Окружность, вписанная в треугольник.
Окружность называется вписанной в треугольник, если она касается всех его сторон.
[П] Теорема о центре окружности, вписанной в треугольник.
Центр окружности, вписанной в треугольник, является точкой пересечения его биссектрис.
Дано: АВС — данный треугольник; О — центр вписанной в него окружности; D, Е и F — точки касания окружности со сторонами треугольника (рис. 27).
Доказать: О — точка пересечения биссектрис.
Доказательство. Прямоугольные треугольники AOD иАОЕ равны по гипотенузе и катету. У них гипотенуза ОА — общая, а катеты OD и ОЕ равны как радиусы. Из равенства треугольников следует равенство углов OAD и ОАЕ. А это значит, что точка О лежит на биссектрисе треугольника, проведенной из вершины А. Точно так же доказывается, что точка О лежит на двух биссектрисах треугольника.
[А] Теорема об окружности, вписанной в треугольник.
В любой треугольник можно вписать окружность.
Дано: A ABC — данный треугольник, О — точка пересечения биссектрис, М, L и К — точки касания окружности со сторонами треугольника (рис. 28).
Доказать: О — центр окружности, вписанной в АВС.
Доказательство. Проведем из точки О перпендикуляры OK, OL и ОМ соответственно к сторонам АВ, ВС и СА (см. рис. 28). Так как точка О равноудалена от сторон треугольника ABC, то О К = OL = = ОМ. Поэтому окружность с центром О радиуса ОК проходит через точки K L M. Стороны треугольника ABC касаются этой окружности в точках К, L, М, так как они перпендикулярны к радиусам ОК, OL и ОМ. Значит, окружность с центром О радиуса ОК является вписанной в треугольник ABC. Теорема доказана.
Замечание. Отметим, что в треугольник можно вписать только одну окружность. В самом деле, допустим, что в треугольник можно вписать две окружности. Тогда центр каждой окружности равноудален от сторон треугольника и, значит, совпадает с точкой О пересечения биссектрис треугольника, а радиус равен расстоянию от точки О до сторон треугольника. Следовательно, эти окружности совпадают.
29. Задача по теме «Параллельные прямые».
30. Задача по теме «Теорема Пифагора».
Докажите, что если диагонали четырехугольника ABCD взаимно перпендикулярны, то
31. Теорема синусов. Пример ее применения для решения треугольников.
Стороны треугольника пропорциональны синусам противолежащих углов (рис. 29):
Пример.
Основание треугольника равно 10 см, один из углов при основании равен 45°, а противолежащий основанию угол равен 60°. Найдите сторону, противолежащую углу в 45°.
32. Окружность, описанная около треугольника.
Окружность называется описанной около треугольника, если она проходит через все его вершины.
[П] Теорема о центре окружности, описанной около треугольника.
Центр окружности, описанной около треугольника, является точкой пересечения перпендикуляров к сторонам треугольника, проведенных через середины этих сторон.
Дано: АВС — данный треугольник; О — центр описанной около него окружности (рис. 30).
Доказать: О — точка пересечения серединных перпендикуляров.
Доказательство. Треугольник АОС равнобедренный: у него стороны О А и ОС равны как радиусы. Медиана OD этого треугольника одновременно является его высотой. Поэтому центр окружности лежит на прямой, перпендикулярной стороне АС и проходящей через ее середину. Точно так же доказывается, что центр окружности лежит на перпендикулярах к двум другим сторонам треугольника.
Замечание. Прямую, проходящую через середину отрезка перпендикулярно к нему, часто называют серединным перпендикуляром. В связи с этим иногда говорят, что центр окружности, описанной около треугольника, лежит на пересечении серединных перпендикуляров к сторонам треугольника.
[А] Теорема об окружности, описанной около треугольника.
Около любого треугольника можно описать окружность.
Дано: АВС — данный треугольник; О — точка пересечения серединных перпендикуляров (рис. 31).
Доказать: О — центр окружности, вписанной в АВС.
Доказательство. Обозначим буквой О точку пересечения серединных перпендикуляров к его сторонам и проведем отрезки ОА, ОВ и ОС. Так как точка О равноудалена от вершин треугольника АВС, тоОА = OB — ОС. Поэтому окружность с центром О радиуса ОА проходит через все три вершины треугольника и, значит, является описанной около треугольника ABC.
Замечание. Отметим, что около треугольника можно описать только одну окружность. В самом деле, допустим, что около треугольника можно описать две окружности. Тогда центр каждой окружности равноудален от вершин треугольника и, значит, совпадает с точкой О пересечения серединных перпендикуляров к сторонам треугольника, а радиус равен расстоянию от точки О до вершин треугольника. Следовательно, эти окружности совпадают.
33. Задача по теме «Сумма углов треугольника».
34. Задача по теме «Трапеция».
Докажите, что отрезок, соединяющий середины диагоналей трапеции, параллелен основаниям трапеции и равен полуразности оснований.
35. Построение с помощью циркуля и линейки треугольника по трем сторонам.
Построение (рис. 32). «Пусть а — большая из трех сторон. Возьмем произвольный луч с началом С и проведем окружность радиуса а с центром в точке С.
Точку пересечения луча и окружности обозначим В (постр. 1). Проведем еще одну окружность радиуса b с центром в точке С (постр. 2) и окружность радиуса С с центром в точке В (постр. 3).
Если а < b + с, то эти две окружности пересекаются в двух точках. Пусть А — одна из этих точек. Тогда по построению треугольник ABC имеет стороны заданной длины а, b, с.
Если а > b + с, то эти две окружности не пересекаются и задача решения не имеет.