ОГЭ №15: гипотенуза по катетам, катет по гипотенузе; высота равнобедренного и равностороннего треугольника
Дальше
Подобные треугольники
Площадь. Теорема Пифагора · урок 3
Теорема Пифагора
Важнейшая теорема геометрии и обратная к ней
Теорема Пифагора
Доказательство. Достроим треугольник с катетами a, b и гипотенузой c до квадрата со стороной a+b, как на рисунке. Его площадь (a+b)2.
Квадрат составлен из четырёх таких треугольников площадью 21ab и квадрата со стороной c: (a+b)2=4⋅21ab+c2.
a2+2ab+b2=2ab+c2, откуда c2=a2+b2.
В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов: c2=a2+b2.
Как пользоваться
c=a2+b2,a=c2−b2
Диагональ квадрата со стороной a: d=a2+a2=a2.
Высота равностороннего треугольника со стороной a: h=a2−(2a)2=2a3; его площадь S=4a23 (№ 489).
Высота равнобедренного к основанию b при боковой a: h=a2−(2b)2.
История: соотношение встречается в вавилонских текстах за 1200 лет до Пифагора (VI в. до н. э.); сегодня известно больше ста доказательств.
Обратная теорема
Доказательство. Пусть AB2=AC2+BC2. Возьмём прямоугольный △A1B1C1 с катетами A1C1=AC, B1C1=BC.
По теореме Пифагора A1B12=AC2+BC2=AB2, значит, A1B1=AB.
△ABC=△A1B1C1 по трём сторонам, поэтому ∠C=∠C1=90∘.
Если квадрат одной стороны треугольника равен сумме квадратов двух других сторон, то треугольник прямоугольный.
Пифагоровы треугольники
Прямоугольные треугольники с целыми сторонами — пифагоровы: 3,4,5; 5,12,13; 8,15,17; 7,24,25 и кратные им (6,8,10; 9,12,15…).
Все они получаются по формулам a=2kmn, b=k(m2−n2), c=k(m2+n2), где m>n.
Треугольник 3,4,5 называют египетским: верёвку с 12 равными частями растягивали треугольником 3,4,5 — угол между сторонами 3 и 4 получался прямым.
Атанасян, № 483, 487, 488Пример 1
а) Найдите гипотенузу по катетам 5 и 6; 7 и 7. б) Боковая сторона равнобедренного треугольника 17 см, основание 16 см. Найдите высоту к основанию. в) Найдите высоту равностороннего треугольника со стороной 6 см.
а) 25+36=61; 49+49=72.
б) Высота делит основание пополам: h=172−82=289−64=15 см.
в) h=36−9=27=33 см.
Ответ: а) 61; 72; б) 15 см; в) 33 см
Атанасян, № 493, 495Пример 2
а) Найдите сторону и площадь ромба с диагоналями 10 и 24 см. б) Найдите площадь трапеции ABCD с основаниями AB=10 см, CD=20 см и боковыми сторонами BC=DA=13 см.
а) Половинки диагоналей 5 и 12 — катеты: сторона 25+144=13 см. S=21⋅10⋅24=120 см2.
б) Трапеция равнобедренная: высота отсекает от большего основания (20−10):2=5 см.
h=132−52=12 см, S=210+20⋅12=180 см2.
Ответ: а) 13 см, 120 см2; б) 180 см2
Атанасян, № 498Пример 3
Является ли треугольник прямоугольным, если его стороны: а) 5,6,7; б) 9,12,15; в) 11,9,13; г) 10,24,26?
Проверяем: квадрат большей стороны против суммы квадратов двух других.
а) 49=25+36=61 — нет. б) 225=81+144 — да.
в) 169=81+121=202 — нет. г) 676=100+576 — да.
Ответ: а) нет; б) да; в) нет; г) да
ОГЭ, задание 15Пример 4
Два катета прямоугольного треугольника равны 16 и 30. Найдите гипотенузу этого треугольника.
c=162+302=256+900=1156=34.
Быстрее: 16,30,34 — это тройка 8,15,17, умноженная на 2.
Ответ: 34
ОГЭ, задание 15Пример 5
В прямоугольном треугольнике катет и гипотенуза равны 30 и 50 соответственно. Найдите другой катет этого треугольника.
b=502−302=2500−900=1600=40.
Быстрее: египетский треугольник 3,4,5, умноженный на 10.
Ответ: 40
Главное
c2=a2+b2 — доказывается сравнением площадей.
Если c2=a2+b2, треугольник прямоугольный (обратная теорема).
Диагональ квадрата a2; высота равностороннего 2a3.
Узнавайте тройки 3,4,5; 5,12,13; 8,15,17; 7,24,25 и кратные — считать почти не придётся.