Тема: Повторение
Урок: Прямоугольные треугольники
1. Стандартные обозначения в прямоугольных треугольниках
Определение. Прямоугольный треугольник – треугольник, один из углов которого прямой (равен ).
Прямоугольный треугольник – частный случай обычного треугольника. Поэтому все свойства обычных треугольников для прямоугольных сохраняются. Но есть и некоторые частные свойства, обусловленные наличием прямого угла.
Рассмотрим прямоугольный треугольник (см. Рис. 1). Сразу договоримся употреблять общепринятые обозначения:
– прямой угол;
– гипотенуза;
– катеты;
.
Рис. 1.
Рассмотрим свойства прямоугольного треугольника.
Свойство 1. Сумма углов и
прямоугольного треугольника равна
.
Доказательство. Вспомним, что сумма углов любого треугольника равна . Учитывая тот факт, что
, получаем, что сумма оставшихся двух углов равна
То есть,
Доказано.
2. Свойства прямоугольного треугольника (сумма острых углов, соотношение длин катетов и гипотенузы, неравенство треугольника)
Свойство 2. В прямоугольном треугольнике гипотенуза больше любого из катетов (является самой большой стороной).
Доказательство. Вспомним, что в треугольнике против большего угла лежит большая сторона (и наоборот). Из доказанного выше свойства 1 следует, что сумма углов и
прямоугольного треугольника равна
. Так как угол треугольника не может равняться 0, то каждый из них меньше
. Значит,
является самым большим, а, значит, напротив него лежит наибольшая сторона треугольника. Значит, гипотенуза является наибольшей стороной прямоугольного треугольника, то есть:
.
Доказано.
Свойство 3. В прямоугольном треугольнике гипотенуза меньше суммы катетов.
Доказательство. Это свойство становится очевидным, если вспомнить неравенство треугольника.
Неравенство треугольника
В любом треугольнике сумма любых двух сторон больше третьей стороны.
Из данного неравенства сразу же следует свойство 3.
Примечание: несмотря на то, что каждый из катетов по отдельности меньше гипотенузы, их сумма оказывается больше. В числовом примере это выглядит так: , но
.
Доказано.
3. Признаки равенства прямоугольных треугольников
В курсе геометрии 7 класса были изучены, а на прошлом уроке – повторены, так называемые признаки равенства треугольников. Напомним их:
1-й признак (по 2 сторонам и углу между ними): если у треугольников равны две стороны и угол между ними, то такие треугольники равны между собой.
2-й признак (по стороне и двум прилежащим углам): если у треугольников равны сторона и два угла, прилежащие к данной стороне, то такие треугольники равны между собой. Примечание: пользуясь тем, что сумма углов треугольника постоянна и равна , легко доказать, что условие «прилежания» углов не является необходимым, то есть признак будет верен и в такой формулировке: «… равны сторона и два угла, то …».
3-й признак (по 3 сторонам): если у треугольников равны все три стороны, то такие треугольники равны между собой.
Естественно, все эти признаки остаются верными и для прямоугольных треугольников. Однако у прямоугольных треугольников есть одна существенная особенность – у них всегда есть пара равных прямых углов. Поэтому данные признаки для них упрощаются. Итак, сформулируем признаки равенства прямоугольных треугольников:
1-й признак (по двум катетам): если у прямоугольных треугольников катеты попарно равны, то такие треугольники равны между собой (см. Рис. 2).
Дано:
Рис. 2. Иллюстрация первого признака равенства прямоугольных треугольников
Доказать:
Доказательство: вспомним, что в прямоугольных треугольниках: . Значит, мы можем воспользоваться первым признаком равенства треугольников (по 2 сторонам и углу между ними) и получить:
.
Доказано.
2-й признак (по катету и углу): если катет и острый угол одного прямоугольного треугольника равны катету и острому углу другого прямоугольного треугольника, то такие треугольники равны между собой (см. Рис. 3).
Дано:
Рис. 3. Иллюстрация второго признака равенства прямоугольных треугольников
Доказать:
Доказательство: сразу отметим, что тот факт, что равны углы, прилежащие к равным катетам, не является принципиальным. Действительно, сумма острых углов прямоугольного треугольника (по свойству 1) равна . Значит, если равна одна пара из этих углов, то равна и другая (так как их суммы одинаковы).
Доказательство же данного признака сводится к использованию второго признака равенства треугольников (по 2 углам и стороне). Действительно, по условию равны катеты и пара прилежащих к ним углов. Но вторая пара прилежащих к ним углов состоит из углов . Значит, мы можем воспользоваться вторым признаком равенства треугольников и получить:
.
Доказано.
3-й признак (по гипотенузе и углу): если гипотенуза и острый угол одного прямоугольного треугольника равны гипотенузе и острому углу другого прямоугольного треугольника, то такие треугольники равны между собой (см. Рис. 4).
Дано:
Рис. 4. Иллюстрация третьего признака равенства прямоугольных треугольников
Доказать:
Доказательство: для доказательства этого признака можно сразу воспользоваться вторым признаком равенства треугольников – по стороне и двум углам (точнее, следствием, в котором указано, что углы не обязательно должны быть прилежащими к стороне). Действительно, по условию: ,
, а из свойств прямоугольных треугольников следует, что
. Значит, мы можем воспользоваться вторым признаком равенства треугольников, и получить:
.
Доказано.
4-й признак (по гипотенузе и катету): если гипотенуза и катет одного прямоугольного треугольника равны соответственно гипотенузе и катету другого прямоугольного треугольника, то такие треугольники равны между собой (см. Рис. 5).
Дано:
Рис. 5. Иллюстрация четвёртого признака равенства прямоугольных треугольников
Доказать:
Доказательство: для доказательства этого признака воспользуемся признаком равенства треугольников, который мы сформулировали и доказали на прошлом уроке, а именно: если у треугольников равны две стороны и больший угол, то такие треугольники являются равными. Действительно, по условию у нас есть две равных стороны. Кроме того, по свойству прямоугольных треугольников: . Осталось доказать, что прямой угол является наибольшим в треугольнике. Предположим, что это не так, значит, должен быть ещё хотя бы один угол, который больше
. Но тогда сумма углов треугольника уже будет больше
. Но это невозможно, а, значит, такого угла в треугольнике быть не может. Значит, прямой угол является наибольшим в прямоугольным треугольнике. А значит, можно воспользоваться сформулированным выше признаком, и получить:
.
Доказано.
Сформулируем теперь ещё одно свойство, характерное только для прямоугольных треугольников.
Свойство
Катет, лежащий против угла в , в 2 раза меньше гипотенузы (см. Рис. 6).
Дано:
Рис. 6.
Доказать: AB
Доказательство: выполним дополнительное построение: продлим прямую за точку
на отрезок, равный
. Получим точку
. Так как углы
и
– смежные, то их сумма равна
. Поскольку
, то и угол
.
Значит, прямоугольные треугольники (по двум катетам:
– общий,
– по построению) – первый признак равенства прямоугольных треугольников.
Из равенства треугольников следует равенство всех соответствующих элементов. Значит, . Откуда:
. Кроме того,
(из равенства всё тех же треугольников). Значит, треугольник
– равнобедренный (так как у него равны углы при основании), но равнобедренный треугольник, один из углов которого равен
, – равносторонний. Из этого следует, в частности, что
, что и требовалось доказать.
Доказано.
4. Свойство катета, лежащего против угла в 
Стоит отметить, что верно и обратное утверждение: если в прямоугольном треугольнике гипотенуза в два раза больше одного из катетов, то острый угол, лежащий напротив этого катета, равен .
Сформулируем ещё один важный признак прямоугольного треугольника.
Примечание: признак означает, что если какое-то утверждение верно, то треугольник является прямоугольным. То есть признак позволяет идентифицировать прямоугольный треугольник.
Важно не путать признак со свойством – то есть, если треугольник прямоугольный, то у него есть такие свойства… Часто признаки и свойства являются взаимно обратными, но далеко не всегда. Например, свойство равностороннего треугольника: в равностороннем треугольнике есть угол . Но это не будет признаком равностороннего треугольника, так как не любой треугольник, у которого есть угол
, является равносторонним.
Можно привести и более жизненный пример: свойство слова «хлеб» – в слове «хлеб» 4 буквы. Но наличие 4 букв не является признаком слова «хлеб», так как существует множество слов из 4 букв.
5. Признак прямоугольного треугольника (медиана равна половине стороны, к которой проведена)
Итак, признак прямоугольного треугольника:
Если в треугольнике медиана равна половине стороны, к которой она проведена, то данный треугольник является прямоугольным, причём медиана проведена из вершины прямого угла.
Примечание: напомним, что медиана – линия, соединяющая вершину треугольника с серединой противоположной стороны (см. Рис. 7).
Дано:
Рис. 7.
Доказать:
Доказательство: поскольку , то треугольники
– равнобедренные. Значит, углы при основаниях каждого из этих треугольников равны. То есть,
,
. Тогда сумма углов треугольника
равна
Значит,
. Но:
, что и требовалось доказать.
Доказано.
В данном уроке мы рассмотрели основные свойства прямоугольных треугольников, изученные ранее в 7 классе. В частности, вспомнили признаки равенства, а также другие признаки и свойства прямоугольных треугольников.
Список литературы
- Александров А.Д. и др. Геометрия, 8 класс. – М.: Просвещение, 2006.
- Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б., Прасолов В.В. Геометрия, 8 класс. – М.: Просвещение, 2011.
- Мерзляк А.Г., Полонский В.Б., Якир С.М. Геометрия, 8 класс. – М.: ВЕНТАНА-ГРАФ, 2009.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Фестиваль педагогических наук "Открытый урок" (Источник).
- Glavsprav.ru (Источник).
- Bymath.net (Источник).
Домашнее задание
- В прямоугольном треугольнике
,
– биссектриса,
. Найти длину катета
, если
см.
- На гипотенузе
прямоугольного треугольника
обозначили точку
так, что
. Докажите, что точка
равноудалена от точек
,
и
.
- Найти острые углы прямоугольного треугольника, если они относятся как 5:13.
- Медиана
, проведенная к гипотенузе, равняется
см.
.
- В треугольнике
,
– биссектриса,
. Отрезок
на
см меньше отрезка
. Найти биссектрису
.