Соотношение сторон в правильном треугольнике

Обновлено: 06.07.2024

Соотношение сторон в треугольнике всегда подчиняется следующему правилу:длина любой стороны треугольника не может быть больше суммы длин двух других сторон.

Это правило так же называется теоремой о неравенстве треугольника. С помощью этой теоремы можно для любых трех сторон ответить на вопрос: можно ли из них построить треугольник?

Существует ли треугольник со сторонами 3, 4, 5?

Необходимо сравнить каждую сторону с суммой длин двух других.

Возьмем сторону длиной 3. Тогда сумма длин двух других сторон равна: 4 + 5 = 9; 3 < 9.

Возьмем сторону длиной 4. Тогда сумма длин двух других сторон равна: 3 + 5 = 8; 4 < 8.

Возьмем сторону длиной 5. Тогда сумма длин двух других сторон равна: 3 + 4 = 7; 5 < 7.

Во всех трех случаях правило выполняется, значит, треугольник со сторонами 3, 4, 5 существует.

Существует ли треугольник со сторонами 9, 5, 2.

Возьмем сторону длиной 9. Тогда сумма длин двух других сторон равна 5 + 2 = 7; 9 > 7.

Правило не выполняется, значит, треугольник со сторонами 9, 5, 2 построить невозможно.

Соотношение углов и сторон в треугольнике

Для любого треугольника верно следующее:

· Сумма углов треугольника равна 180°.

· Напротив большего угла лежит большая сторона треугольника.

· Напротив меньшего угла лежит меньшая сторона треугольника.

По присутствующим углам в треугольнике выделяют:

· остроугольные треугольники (содержат только острые углы);

· прямоугольные треугольники (содержат один прямой угол);

· тупоугольные треугольники (содержат один тупой угол).

Зная длины всех сторон треугольника, всегда можно определить, к какому из перечисленных типов треугольника относится данный:

· для остроугольного треугольника для всех сторон выполняется неравенство:

a2 + b2 > c2;

Докажите, что треугольник со сторонами 4, 5, 8 является тупоугольным.

Т. к. тупой угол будет наибольшим в данном треугольнике, против него должна лежать наибольшая сторона, т. е. длиной 8.

Проверим, будет ли выполняться неравенство a2 + b2 < c2, где с – сторона, лежащая против тупого угла:

Неравенство выполняется, значит, данный треугольник является тупоугольным, причем против тупого угла лежит сторона, длиной 8.

Особые треугольники

Среди всех треугольников выделяют три особых треугольника: правильный, равнобедренный, прямоугольный.

У таких треугольников есть ряд особых свойств.

Равносторонний треугольник:

· Все стороны равны.

· Все углы равны 60°.

· Биссектриса, проведенная из любого угла, является медианой и высотой.

Равнобедренный треугольник:

· Боковые стороны равны.

· Углы при основании равны.

· Высота, проведенная из вершины, является медианой и высотой.

Прямоугольный треугольник:

· Медиана, проведенная из вершины прямого угла, равна половине гипотенузы.

· Центр описанной окружности является серединой гипотенузы.

Формулы для нахождения площади треугольника

Иррациональные уравнения

Арифметический корень

Пусть n — натуральное число, отличное от единицы, а — неотрицательное число.

Арифметическим корнем n-й степени из неотрицательного числа а называетсянеотрицательное число, n-я степень которого равна а.

По определению = a.

Равносторонний треугольник —треугольник, у которого все стороны равны. \(AB=BC=AC=a\)

В равностороннем треугольнике все углы равны между собой и равны \(^>\).

В равностороннем треугольнике каждая медиана совпадает с биссектрисой и высотой, которые проведены из той же вершины;

Точки пересечения высот, биссектрис, медиан и серединных перпендикуляров равностороннего треугольника совпадают.

Центры вписанной и описанной окружностей равностороннего треугольника совпадают: точка \(O\);

В равностороннем треугольнике длины всех элементов «хорошо» выражаются через длину стороны \(a\):

Высота=медиана=биссектриса: \(h=\frac>\);
Радиус описанной окружности: \(R=\frac>\);
Радиус вписанной окружности: \(r=\frac>\);
Площадь: \(S=\frac<<^>\sqrt>\);
Периметр: \(P=3a\);

Определение равностороннего треугольника

Равносторонний треугольник —треугольник, у которого все стороны равны.

Какие же особенные свойства присущи равностороннему треугольнику?

Свойства равностороннего треугольника

Свойство 1. В равностороннем треугольнике все углы равны между собой и равны \(^>\)

Естественно, не правда ли? Три одинаковых угла, в сумме \(^>\), значит, каждый по \(^>\)

Свойство 2. В равностороннем треугольнике точки пересечения высот, биссектрис, медиан и серединных перпендикуляров совпадают – оказываются одной и той же точкой. И эта точка называется центром треугольника (равностороннего!).

Почему так? А посмотрим-ка на равносторонний треугольник.

Он является равнобедренным, какую бы его сторону ни принять за основание – так сказать, со всех сторон равнобедренный.

Значит, любая высота в равностороннем треугольнике является также и биссектрисой, и медианой, и серединным перпендикуляром!

В равностороннем треугольнике оказалось не \(12\) особенных линий, как во всяком обычном треугольнике, а всего три!

Центр равностороннего треугольника является центром вписанной и описанной окружности, а также точкой пересечения высот и медиан.

Свойство 3. В равностороннем треугольнике радиус описанной окружности в два раза больше, чем радиус вписанной. \(R=2\cdot r\)

Уже должно быть очевидно, отчего так.

Посмотри на рисунок: точка\( O\) – центр треугольника.

Значит, \(OB\) – радиус описанной окружности (обозначили его \(R\)), а \(OK\) – радиус вписанной окружности (обозначим \(r\)).

Но ведь точка \(O\) – ещё и точка пересечения медиан! Вспоминаем, что медианы точкой пересечения делятся в отношении \(2:1\), считая от вершины.

Поэтому \(OB=2\cdot OK\), то есть \(R=2\cdot r\).

Свойство 4. В равностороннем треугольнике длины всех элементов «хорошо» выражаются через длину стороны.

Давай удостоверимся в этом.

Высота равностороннего треугольника

Рассмотрим \(\Delta ABK\) – он прямоугольный.

Радиус описанной окружности равностороннего треугольника

Чтобы пользоваться учебником ЮКлэва без ограничений, зарегистрируйтесь один раз:

Радиус вписанной окружности равностороннего треугольника

Это уже теперь должно быть совсем ясно:

Чтобы пользоваться учебником ЮКлэва без ограничений, зарегистрируйтесь один раз:

Бонус 1. Статьи о других треугольниках

Подробная информация о других треугольниках в следующих статьях:

А в нашем учебнике по подготовке к ЕГЭ по математике вы найдете подробную информацию о других разделах математики:

Бонус 2: Вебинары о треугольниках, чтобы набить руку в решении задач

А в этих видео из нашего курса подготовки к ЕГЭ по математике вы можете потренироваться, решая задачи вместе с нашим репетитором Алексеем Шевчуком.

Это не просто вебинары, «бла-бла-бла» о теории математики. Это разбор задач в режиме реального времени.

Вы точно научитесь решать любые задачи на эти темы, если их прослушаете.

Хотите получить максимум от этих вебинаров? Берите ручку и бумагу и решайте вместе с Алексеем Шевчуком.

ЕГЭ 6. Прямоугольный треугольник: свойства, теорема Пифагора, тригонометрия

Подавляющее большинство задач в планиметрии решается через прямоугольные треугольники.

Как это так? Ведь далеко не в каждой задаче речь идёт о треугольниках вообще, не то что прямоугольных.

Но в этом видео мы убедимся, что это действительно так. Дело в том, что редкая сложная задача решается какой-то одной теоремой — почти всегда она разбивается на несколько задач поменьше. И в итоге мы имеем дело с треугольниками, зачастую — прямоугольными.

На этом уроке мы научимся решать задачи о прямоугольных треугольниках из ЕГЭ, выучим все необходимые теоремы и затронем основы тригонометрии.

ЕГЭ 6. Равнобедренный треугольник, произвольный треугольник

В этом видео мы вспомним все свойства равнобедренных треугольников и научимся их применять в задачах из ЕГЭ. Также мы научимся решать и «обычные» треугольники. Убедимся в утверждении из прошлого урока — очень часто решение задач сводится к нескольким прямоугольным треугольникам.

ЕГЭ 16. Подобие треугольников. Задачи на доказательство

Итак, задача 16 профильного ЕГЭ. Подобие треугольников. Это одна из самых сложных задачи в профильном ЕГЭ.

Полные 3 балла за эту задачу получают менее 1% выпускников! Основная сложность – построение доказательств. Баллы здесь снимают за любой пропущенный шаг доказательства.

Например, нам часто кажется очевидным, что треугольники на рисунке подобны и мы забываем указать, по какому признаку. И за это нам снимут баллы.

В этом видео вы научитесь применять подобие треугольников для доказательств, указывать признаки подобия и доказывать каждое умозаключение.

Вы научитесь правильно записывать решение задачи, сокращать записи чтобы не тратить время на выписывание всех своих мыслей или полных названий теорем.

Вы научитесь также применять подобие треугольников не только для доказательств, а и для расчётных задач.

Любое пространство можно описать размерностью. В трёхмерном измерении плоская геометрическая фигура, состоящая из трёх отрезков и такого же количества точек, в которых они соединяются, называется треугольником. Отрезки называют сторонами или боковыми гранями, площадь, ограниченная ими — внутренней, а точки — вершинами. Фигура имеет 3 угла и является невырожденной.

Строгого требования к обозначениям элементов многоугольника нет. Но традиционно вершины подписывают заглавными буквами латинского алфавита A, B, C, а противолежащие им стороны — аналогичными строчными знаками. В качестве обозначений для углов используют греческие символы: α, β, γ. Например, если имеется треугольник ABC, у него будут углы A, B, C и стороны a, b, c. Боковые грани могут подписываться и как отрезки, тогда в их имени учитываются ограничивающие точки. Например, AB, BC, CA.

В зависимости от соотношения размеров сторон, все треугольники разделяют на 3 вида. Они бывают:

Равнобедренными — многоугольники, у которых одна сторона не равна двум другим. Эта грань называется основанием. Углы при этой стороне равны.
Разносторонние (неправильные) — длины всех граней разные.
Равносторонние — треугольники, имеющие одинаковые стороны. Часто эти фигуры называют правильными. По сути, они являются частным случаем равнобедренного многоугольника.

Существуют правила, позволяющие утверждать о равенстве или подобии двух и более треугольников. Они считаются идентичными, то есть их параметры полностью совпадают, если 2 стороны и угол равны или все грани имеют одинаковую длину. А также фигуры будут одинаковыми, когда у них совпадают 2 стороны и угол, располагающийся напротив большего отрезка.

Признаки подобия помогают определить вид треугольника при сравнении с известным. Если 2 любых угла равны в обеих фигурах, они считаются похожими. Когда же 2 стороны многоугольника пропорциональны двум отрезкам другого, причём углы, заключённые между этими гранями, равны, такие фигуры подобны.

Особые линии и точки

Медиана, высота и биссектриса — 3 замечательные линии любого треугольника. Представляют они собой внутренние отрезки, построенные из углов на противоположные стороны. Линия, соединяющая вершину с серединой противоположной грани, называется медианой. Луч, разделяющий угол на 2 равные части — это биссектриса, а перпендикуляр, построенный к стороне — высота.

В любом правильном треугольнике можно начертить 3 отрезка. Если отложить медиану, а потом биссектрису и высоту, можно заметить, что эти линии совпадут. Эта особенность и есть замечательным свойством равностороннего многоугольника, то есть если в любой другой трёхугольной фигуре можно построить 12 особых линий, то в рассматриваемом только 3.

Доказать это утверждение можно следующим образом: пусть имеется треугольник АВС, в котором проведена высота ВH. Далее, рассуждения нужно построить так:

Отрезок BH перпендикулярен прямой AC по построению.
Точка H разделяет отрезок AC на AD и CD. Если это утверждение будет верным, это означает, что построенная высота BH будет медианой треугольника.
Отрезок BH создаёт в многоугольнике 2 угла — ∠ABH и ∠CBH. При верности этого утверждения можно утверждать, что отрезок BH является биссектрисой.

Если создать зеркальное отражение треугольнику и совместить его с оригинальным, все углы попарно совместятся. Совпадут и стороны. Так как ВH — высота, она перпендикуляр. Значит, в точке H отрезок образует прямой угол с боковой гранью AC. Отсюда следует, что образованные треугольники AHB и CBH прямоугольные.

Они являются равными по общей гипотенузе и острому углу. Это следует из того, что правильный многоугольник — частный случай равнобедренного. Так как треугольники совпадают, у них одинаковые углы ABH и CBH. Причём они смежные, поэтому BH — биссектриса. В то же время точка H делит AC на 2 равных отрезка, значит, BH — медиана.

Точка, в которой пересекаются отрезки, будет центром тяжести фигуры. Её особенность в том, что она разделяет эту линию на 2 части в отношении 2 к 1, если считать от угла. Кроме этого, из-за равенства медианы и биссектрисы эта точка будет и ортоцентром.

Основные формулы

Для каждого треугольника существует набор формул, с помощью которых можно определить его элементы. Чаще всего приходится выяснять длины сторон, площадь, высоты и периметр. При этом если известны боковые грани, можно найти практически любые остальные параметры.

Вокруг правильной фигуры можно описать круг, причём окружность можно и вписать в середину. Что интересно, их центры совпадут между собой и с местом пересечения высот. В этом случае радиус внешнего круга равняется R = (a * √‎3) / 3 = a / 2 * sin (a), а внутреннего: r = (a * √‎3) / 6 = R / 2. Чтобы найти высоту, зная радиус, используют выражение: h = (3 *R) / 2. Кроме этой формулы, довольно часто применяют равенство, связывающее сторону и перпендикуляр: h = (a * √‎3) / 2.

Доказательство верности формулы для нахождения радиуса вписанной окружности можно построить исходя из выражения, справедливого к равнобедренной фигуре: r = b / 2 √(‎(2 a — b) / (2 a + b)). Так как стороны равны, то a = b. Получается, что r = a / 2 √‎(2a — a) / (2a + a) = (a / 2) * √‎(1 / 3) = a / (2 * √‎3) = (a √‎3) / 6.

Чтобы определить длину стороны, нужно знать высоту и теорему Пифагора. Согласно ей, квадрат гипотенузы находится как сумма квадратов высоты и длины разделённого основания. Применяя теорему к правильной фигуре, можно записать: AB 2 = h 2 + (AB / 2) 2 . Это равенство решают следующим образом: AB 2 = h 2 + AB 2 / 2 2 . Выражение можно преобразовать в вид: (3a 2 / 4) = h 2 → a 2 = (4 * h 2 ) / 3 → a 2 = √‎((4 * h 2 ) / 3) → a = (2 * h) / √3.

Из других существующих формул можно перечислить те, что чаще всего применяют при решении примеров:

Площадь. Находят из выражения: S = (a 2 * √3) / 4. Вывести эту формулу довольно просто. Если взять за основу, что равенство для площади верно, то исходя из свойств фигуры можно записать: S = ½ * a 2 * sin 60 = ½ * a 2 * √3 / 2 = (√3 / 4) * a 2 . Что и следовало доказать.
Периметр. Чтобы его определить, нужно сложить длины всех сторон, но так как в правильной фигуре они равны, можно воспользоваться формулой: P = 3 * a.

Существуют ещё 2 значимые теоремы: косинусов и синусов. Согласно первой, квадрат стороны фигуры будет ранятся удвоенному произведению двух оставшихся отрезков и косинусу угла между ними, отнятому из суммы квадратов: a 2 = b 2 + c 2 — 2 * b * c * cos (a). Согласно же второй, длины отрезков пропорциональны синусам углов, лежащих напротив: a / sin (a) = b / sin (b) = c / sinс.

Решение задач

Чтобы уметь решать различные задания, связанные с треугольником, нужно помнить всего несколько формул. Но понадобится знать, что углы в фигуре равны друг другу и составляют 60 градусов. Часто придётся применять и теорему Пифагора. Вот некоторые из типовых заданий, используемые при обучении школьников в седьмом классе:

Какой будет радиус вписанной в правильный треугольник окружности, если его высота равняется 9 см. Зная свойство фигуры, решить задачу можно за пару секунд. Так как радиус равен 1/3 высоты, ответом на задачу будет: r = h / 3 = 9 / 3 = 3 см.
Сторона равностороннего треугольника равняется корню из трёх. Определить диаметр описанной окружности. Известно, что отношение синуса к противолежащему углу составляет 2R. Следовательно: R = a / 2 * sin (a) = √‎3 * 2 / 2 * √‎3 = 1.
Вокруг треугольной фигуры со стороной 8 √‎3 описан круг. Узнать его радиус. Эта задача в 2 действия. Используя формулу для нахождения вписанного радиуса и определение r = R / 2 можно записать: R = 2 * a * √‎3 / 6 = 2 * 8 * √‎3 * √‎3 / 6 = 2 * 4 = 8.
Пусть имеется квадрат, вокруг которого описана окружность. В ней так же располагается правильный треугольник. Периметр треугольной фигуры равен 9 √‎ 6. Нужно вычислить сумму всех сторон квадрата. На первом шаге необходимо определить длину боковой грани треугольника. Найти её можно по формуле: a = 3 √‎6. Теперь возможно рассчитать радиус описанной окружности: a = R * √‎3. Выполнив подстановку, найти ответ несложно: R = 3 √‎6 / √‎3 = 3 * √‎2. На третьем шаге можно выяснить, чему равняется сторона четырёхугольника. В этом поможет равенство: 3 √‎2 = (n √‎2) / 2. Отсюда n = 6. Значит, периметр квадрата равняется: P = 4 * 6 = 24.

Проверить правильность решения, возможно, используя онлайн-калькуляторы. Это сервисы, которые предлагают бесплатно вычислить элементы правильной фигуры. При этом от пользователя требуется лишь внести в специальную форму исходные данные и нажать кнопку «Рассчитать».

Следует отметить, что выучить наизусть все формулы сложно, поэтому обычно используют логическое мышление и теоремы синусов-косинусов. Учитывая, что любой угол в равностороннем треугольнике равен 60 градусов практически любую формулу вывести можно самостоятельно.

Если три стороны треугольника имеют одинаковую длину, то треугольник является равносторонним.

1) все стороны равны;
2) углы каждого равностороннего треугольника равны \(60°\) ;
3) каждая высота также является медианой и биссектрисой и они равны между собой;
4) каждая медиана является также высотой и биссектрисой;
5) каждая биссектриса является высотой и медианой;
6) точка пересечения высот, биссектрис и медиан разделяется в отношении 2:1;
7) площадь равностороннего треугольника:

8) высоты, медианы и биссектрисы равностороннего треугольника равны:

Больше уроков и заданий по математике вместе с преподавателями нашей онлайн-школы "Альфа". Запишитесь на пробное занятие уже сейчас!

Запишитесь на бесплатное тестирование знаний!

Репетитор 5-11 классов. Готовлю к ОГЭ и ЕГЭ. Использую индивидуальный и дифференцированный подход к каждому ученику; тестирование и определение уровня теоретической подготовки ученика, выявление пробелов; изложение материала, базирующееся на формировании понимания основ предмета; наглядные примеры, повышающие интерес к науке. Научу Вас логически мыслить и любое сложное задание окажется простым!

Саратовский государственный педагогический институт им. К. Федина

Репетитор 7-9 классов. На занятиях применяю компетентностный подход - потенциальная готовность решать задачи со знанием дела, вникать в сущность физических законов и формул, понимать смысл формул без зазубривания. Готовлю к сдаче ОГЭ: -тесная связь с математикой; -широкий охват материала (механика, термодинамика, электричество, магнетизм, оптика, основы квантовой ядерной физики); - решение задач из разных методически проверенных задачников (не обязательно из пособий для ОГЭ); Результаты учеников при сдаче ОГЭ от 26 до 36 баллов; ЕГЭ от 62 до 81 балла. Люблю работать с детьми независимо от их начальной подготовки и буду рад, если они получат удовольствие от занятий физикой.

Читайте также: