Треугольник
Треугольником называется фигура, которая состоит из трёх точек, не лежащих на одной прямой, и трёх отрезков, попарно соединяющих эти точки. Точки называются вершинами треугольника, а отрезки - его сторонами.
На рисунке:
$А,В,С$ - вершины треугольника.
$АВ,ВС$ и $АС$ – стороны треугольника.
Виды треугольников по величине углов:
1. Остроугольный треугольник - такой треугольник, в котором все углы меньше $90°$, т.е. острые.
2. Прямоугольный треугольник - треугольник, имеющий прямой угол.
3. Тупоугольный треугольник - треугольник, содержащий тупой угол, т.е. угол от $90°$ до $180°$.
Виды треугольников по соотношению сторон:
1. Равносторонний (правильный) треугольник – это такой треугольник, у которого все стороны и углы равны.
2. Равнобедренный треугольник - это такой треугольник, у которого две стороны равны. Равные стороны называются боковыми. Третья сторона называется основанием.
3. Разносторонний треугольник – это такой треугольник, у которого длины всех сторон разные.
Медиана, биссектриса, высота
Медиана – это отрезок, соединяющий любую вершину треугольника с серединой противоположной стороны. Три медианы треугольника пересекаются в одной точке $O$, эта точка делит каждую медиану в отношении $2:1$, считая от вершины.
Биссектрисой треугольника называется отрезок биссектрисы угла треугольника, соединяющий вершину с точкой на противолежащей стороне этого треугольника.
Высота треугольника - это перпендикуляр, опущенный из любой вершины на противоположную сторону (или её продолжение). Эта сторона называется основанием треугольника.
Основные свойства треугольников:
- Сумма всех углов в треугольнике равна $180°$.
- В равнобедренном треугольнике углы при основании равны.
- В равнобедренном треугольнике высота, проведенная к основанию, одновременно является медианой и биссектрисой.
- В равностороннем треугольнике все углы по $60°$.
- Внешний угол треугольника равен сумме двух углов, не смежных с ним.
- Средняя линия треугольника параллельна основанию и равна его половине.
$MN$ - средняя линия, так как соединяет середины соседних сторон.
$MN‖AC, MN={AC}/{2}$
Площадь треугольника:
- $S={a∙h_a}/{2}$, где $h_a$ - высота, проведенная к стороне $а$.
- $S={a∙b∙sinα}/{2}, где $a,b$ - соседние стороны, $α$ - угол между этими соседними сторонами.
- Формула Герона $S=√{p(p-a)(p-b)(p-c)}$, где $р$ - это полупериметр $p={a+b+c}/{2}$.
- $S=p∙r$, где $r$ - радиус вписанной окружности.
- $S={a∙b∙c}/{4R}$, где $R$ - радиус описанной окружности.
- Для равностороннего треугольника $S={a^{2}√3}/{4}$, где $а$ - длина стороны.
- В прямоугольном треугольнике $S={a∙b}/{2}$, где $а,b$ - катеты.
Прямоугольный треугольник
В прямоугольном треугольнике катетами называются две стороны треугольника, которые образуют прямой угол. Гипотенузой называется сторона, лежащая напротив прямого угла.
Некоторые свойства прямоугольного треугольника:
- Сумма острых углов в прямоугольном треугольнике равна $90$ градусов.
- Если в прямоугольном треугольнике один из острых углов равен $45$ градусов, то этот треугольник равнобедренный.
- Катет прямоугольного треугольника, лежащий напротив угла в $30$ градусов, равен половине гипотенузы. (Этот катет называется малым катетом.)
- Катет прямоугольного треугольника, лежащий напротив угла в $60$ градусов, равен малому катету этого треугольника, умноженному на $√3$.
- Медиана прямоугольного треугольника, проведенная к его гипотенузе, равна ее половине и радиусу описанной окружности $(R)$. (Рис.14)
- Медиана прямоугольного треугольника, проведенная к его гипотенузе, делит треугольник на два равнобедренных треугольника, основаниями которых являются катеты данного треугольника. (Рис.14)
Один острый угол прямоугольного треугольника на $44°$ больше другого острого угла. Найдите больший острый угол.
Решение:
В прямоугольном треугольнике $АВС$ $∠А$ и $∠В$ – острые.
Пусть $∠ А – х$, тогда $∠ В - (х+44)$.
Сумма острых углов в прямоугольном треугольнике равна $90$ градусов.
На основании этого правила, составим и решим уравнение:
$х+х+44=90$
$2х+44=90$
$2х=90-44$
$2х=46$
$х=23$
Угол $В$ больший в этом треугольнике, через $«х»$ он записывался как, $х+44$, следовательно, $∠В=23+44=67°$.
Ответ: $67$
Теорема Пифагора
В прямоугольном треугольнике сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
$АС^2+ВС^2=АВ^2$
Соотношение между сторонами и углами в прямоугольном треугольнике:
В прямоугольном треугольнике $АВС$, с прямым углом $С$
Для острого угла $В$: $АС$ - противолежащий катет; $ВС$ - прилежащий катет.
Для острого угла $А$: $ВС$ - противолежащий катет; $АС$ - прилежащий катет.
- Синусом $(sin)$ острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего катета к гипотенузе.
- Косинусом $(cos)$ острого угла прямоугольного треугольника называется отношение прилежащего катета к гипотенузе.
- Тангенсом $(tg)$ острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего катета к прилежащему.
- Котангенсом $(ctg)$ острого угла прямоугольного треугольника называется отношение прилежащего катета к противолежащему.
- Основное тригонометрическое тождество: $sin^2x+cos^2x=1$
- В прямоугольном треугольнике синус одного острого угла равен косинусу другого острого угла.
- Синусы, косинусы, тангенсы и котангенсы острых равных углов равны.
- Синусы смежных углов равны, а косинусы, тангенсы и котангенсы отличаются знаками: для острых углов положительные значения, для тупых углов отрицательные значения.
Значения тригонометрических функций некоторых углов:
$α$ | $30$ | $45$ | $60$ |
$sinα$ | ${1}/{2}$ | ${√2}/{2}$ | ${√3}/{2}$ |
$cosα$ | ${√3}/{2}$ | ${√2}/{2}$ | ${1}/{2}$ |
$tgα$ | ${√3}/{3}$ | $1$ | $√3$ |
$ctgα$ | $√3$ | $1$ | ${√3}/{3}$ |
В треугольнике $АВС$ угол $С$ прямой, гипотенуза равна $39, cosB={5}/{13}$.
Найдите $АС$.
Решение:
Так как нам известен cos угла $В$, то распишем его по определению: косинусом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение прилежащего катета к гипотенузе. В треугольнике $АВС, АВ$ - гипотенуза, которая равна $39$. $CB$ – прилежащий катет к углу $В$.
$cosB={CB}/{AB}={CB}/{39}={5}/{13}$
Из последних двух равенств получаем пропорцию:
${CB}/{39}={5}/{13}$
Для нахождения $CВ$ воспользуемся основным свойством пропорции: произведение крайних членов пропорции равно произведению средних членов пропорции:
$13∙СВ=5∙39$
Поделим обе части на $13$
$СВ={5∙39}/{13}={5∙3}/{1}=15$
Катет $АС$ найдем по теореме Пифагора.
В прямоугольном треугольнике сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
$АС^2+ВС^2=АВ^2$
$АС^2+15^2=39^2$
$АС^2=39^2-15^2=(39-15)(39+15)=24∙54=1296$
$АС=36$
Ответ: $36$