Учебник Геометрия 9 класс Ершова Голобородько

На сайте Учебники-тетради-читать.ком ученик найдет электронные учебники ФГОС и рабочие тетради в формате pdf (пдф). Данные книги можно бесплатно скачать для ознакомления, а также читать онлайн с компьютера или планшета (смартфона, телефона).
Учебник Геометрия 9 класс Ершова Голобородько - 2014-2015-2016-2017 год:


Читать онлайн (cкачать в формате PDF) - Щелкни!
<Вернуться> | <Пояснение: Как скачать?>

Текст из книги:
{l. iiilo РАНОК общеобразовательная программа до профильная подготовка й 1ШШ npiiolumii ропоиства Признаки ровеиегин /N4 Л'ч N MN=^ ЛС Раш1об(>дри1тый треугольник Прямоугольным треугольш1к с углом 30' "Ж а. h а+Э-гу=180^ 6=а-^Э М<*трич<чы1е соотношения в прямоугольном тре>то.\ънике ^ Тгорг*м Пмф«гор« f- - а‘ + 6* У=Ь^с h‘ У h а Ь у е < ч л ШЯМЫЕ И УГЛЫ Смежны!* >1лы i Верпшальные углы I Пара.\.\ельные прямые /7^ ^1 + ^2 = 180^ ^1=Z2 /^1 = ^2 Zl + ^2=180= I/ 15'" '* •!'* '*'У ;1.‘.Л'! I lopM Л Д лч >1|)П JJ'(44)vcvUi>ij4'::r-)i'«''. *^ О J3^>«W0y>.'Abritt,K КиПАри'г трапеция Сумма углов четырехуголыаяка D г: 1 > ;'J 1'"" |V ~i г \ h ,■ 1 X X Средняя линия трапеции а с = Сумма УГЛОВ многоугольника УДК ;П1.«88:514.11 БВК 22.151.0‘ я72 1080 ^’чcf^иик счет госуларствешшх средств. Продажа aaitpciuciia Ршишслдиитю Ммиистеро'пюм обрязовтптя и науки Укрпины (л|жк«а Мипнстор<;*1'на о0))йзовяпня и науки Украины o*j- 02.02.2009 г. 50) O'j'ii i*Tv.4' и с л л о л ал TIO д г ото л и у к л ада л л к> у м с б и л к а И, (\ fJ!>4j{on(fUK0^ ivjftBHJiiM слециалис']* МОН Украины Н « а а « л с и м ы с э к с л с. р т ы: о. а. учита.'л. матоматики СОШ ЛЯ- 10 г. Иамаила) уч1П'С.'м.-мо'1-одлст; iC. М. ib'mtfUf/h’, мстодиот Закарпатского ИППО, учите.-чь-мс-Г'од)1ст; И. llJUtHMwiHui. прел. 1<а()>. 1чи»л}ет))Ш1 ЮУГХ1У лм. К. Д. yninHCicoj’o, калд. 4)ла.-мат. наук, дол..; И.И.Шарио, ami, отд. тогтллил1 Илотитута математики НЛИ Vк}>нл^л>l, д-р фла.-мат. паук, npni)).; Т. и. Хлшра, лсд. лиу»1. сотрудник лаб. математического и фнзическо1-о обрааоиамил l-Jai'THTyTM псда1Ч»'лк)1 Л1Ш Украины, калд. лед. наук * Рс цен ее л ты: СЛ Н, /KipMomow, мигголж г ИПО СХГУ• y4H7ejtb хатсмаггнхи СОШ 14, учнттиак-мотоднст; Л. И fi^^iJCfwtrirajv. ялк. л«уч.>м»тод. .та6. по проблем** илпошщмопвого реэимгмя обр*жмм1яип Иикоимвского ОИПЛО, уча7чш-1еетоА11ст; Н. К. Гаруе, мя. отд. *«rocni.-»rr. дненнпли» Поггавскоп» ОИППО, учмтель-методист; Н. Н. Гриинук, «ая. ипуч.-мст«а1. лаб. мжтеыатнхл п нлфс^>1«}т!кяОдессхагоОНУУ; Н. Маркоо0, у«11т>лг. мят«мятякк вмсзг}ел катогорни шмвязнн >6 46 г. Хя]>ькопа. У’лгтл*'М<'тодис.;, г.ч. 11гля]ггор1Сятч.-х1егод.журш1Ш1 «Математика в школах Укралиы»; и И **iirTirf3rKKH яысшви кятсгорияФМГЛ 17 г.Виншгаы. УЧИТВИ»-**7Т0ДИ»*Т л и j . чптс I м.«"»-11ат>тх1г яысшея хл7В1Щмш Песочююсогокоддгяума Хлрьковгкг.г.. ; .«:i-> «гт.гХлрькояскоиобасасга.учятетъ-матсаяст Научвыа редактор // H'tus. .м Т^ГТПЯЫХТвСЯОТОГНИи• X КПУ км. г. с. Скоэороды. кяяд. зед. влуя. с/)ра1л-1инш| В80 Кршом Л. П. IVcwcTpne.QMJUMc: Учеб, дляобщсобрзвоват.учсб.заэед./Л, П. 1^шова,В. В. Пио 6«>1К'Л->нп, а. Ф. Крнжвпояскнй. С. В. Вршоя. Харьков: ЯдДАтельспю •Ганок», 2009. 256с.: ил. ISHN 976-966 672-868-6 V , ). со.'.*; • -п u^juate.iuiMH объем учебного матершиа. аеобходшяые теоретмчвсммг II " tuDoe ко.тегчество «алзч. которые облегчают работ? >-чителем ■ > • < л # 4мА г.тааы подводятся тоги, предотаалевные в авл*- уд т-чб и‘ч • .] ' ‘ического Х2тер$!ала предзоэкен ряд драктических ...!.:ач — ot -ui a:iii • Tv И t vh: I 4‘!' npe 1SBN!»78 !Шб 672-86H 8 ft лт? утащизгс* 9 классов, учителей матосатики н м*тд*гго». УДК 371.368:514.11 ББК22.151.СЬ-я72 А. П. Ершова. В. В. Гоитобородько. А. Ф. Крижавовскии, С, В. Ершоя, 200Я ^ II. В. Алымова, ил.. 2000 ^ (ХЮИздательство«1*пнок», 2000 Дорогие друзья! В этом учебном году завершается изучение планиметрии — геометрии Ш1 плоскости. Пре^кде чем приступить к занятиям, повторите основные понятия и теоремы, которые изучались в 7—8 классах. Все они относятся к элементарной ювклиловой) геометрии и известны еще со времен Древней Греции. В девятом классе вы познакомитесь с геометрическими метода.чи, которые были открыты значительно позже, в XIV—^ХХ вв.. — координатным, векторным и методом геометрических преобразований, ^ги методы шн|кжо применяются в технике н естественных науках, прежде всего в физике. Их изучение поможет ван лучше понять некоторые физнчеасие законы. Вооби^с г'гюметрию 9 класса можно без преувеличения иязватк метп^пя. коидо у*К!бгюго года вы познакомитесь со (5'1*ереомет)жеЙ ).>аздо.1юм геомот1>ии, в KO'i’opOM изучааспхя фигуры в прослрашггжь Осмователыше змнипо )1.11аиимоч'рии сл'аиет хслючом, о )ЮМ01ДЫ0 )с.отороз*о э*ы стож.0'П5 отдерыть диерд» и н»м()з.юдте& и решш’з> лдобую iijitocTpancrBemiyio задачу, ддредьпри- ')Ч5.>п>но разбд^ь (50 д^.а несхады-^о шданд4М<ггрмчесю^х. С друд'ох*^ ёторои)>х* ку)>о д-еометрдпо 9 )(,)иш(5а — замечательная хю8Можиосп> уооиерпзшствонатд» м ух\»У" бд-д']*!» продотшджишо о фЗ'Хгурах: на нлоокости. J-il'j-mc, i'ooM(5‘jpH5i ждет вдумчивых и на6л1одател)>н]>1Х ддсследошдте.ж^й, ко'д*о):п>ш смод'У'Д' одхенитд» уачжчехшук) крпслхту ее сокровмддх. Л<1д>д очеш> надеомся, что такими исследователями станете именно вы. }1Селаем нам успехов! Как пользоваться учебником В •. ч-‘бнике шесть глаз, каждая из ко7оры,х г1>гтонт ез парагр«ф*1:,. .1 :! 4>а* ('^фь* лз пх'нктоз. В тексте нарялл* с теорепгческим мэн?ри.1 :риь'-,:л!ся прим^^ры решения зад^хч. Важнеяшне понятия и факты полужирным шрифтом. Упражиення и задачи, которые представлены в учебнике, |и,1дгленм Ий MccKfPTbKO групп, Усттгные упражнения помогут вам понять. и.4Ска'тъко V-• ВТ? V гл :1'*н теоретический м.хтгри.чл. Эти чтгражненкя ь::г: .ч.чтг «в ^"мe♦ — ДЛЯ их решения вы мг-и:ете нсиользозать черт*~и;и. ч алимые рассу:=шочия в че|>новике. После этого vv"*?:ho ni:-j>-у графическим упражнениям^ котгфые ныпатвякхтся з т* т|кэл:г или 1-а Лллее Идут 2иссь.1секмые упражнения. Сначала проь. рь*<- <ч;*ч» <нання. ьы1!'1лнии задания уроаня Л. Более сложными являются задачи уров ня Б. Если вы хорошо у сдоили матср>!ал и хотите проявить свои тиорчгскиг гпоггобмос'.'ль пт* ждут з(5дачк уровня Н. 1*1 накоиец, после каждого иарагрмфа 3 рубрике * Повторением >^азано, какие именно понятия и факты следует повторить для >хпешного изучения MarepHavTa (рядом в стрелках указаны соответствующие параграфы в учебниках для 7 и 8 классов'), и приводятся залачн. которые^ подготовят вас к восприятию сл(?лующей темы. Бальшинство задач учебника сопровождается ответами, которые приведешь! после Приложений. Решать все задачи каждой рубрики не обязательно. Обратите внима-шю: в параграфах, обозначенных знаком «**, содержится учебный материал, но (?бя!н»п-;л1.ный для изучения. )i кнждой главы помещены коишрольиме воироси it шдачи Олл подготовки к ттпрол-ьньш. работам^ благода]»! кото1>ым Jiw сможете луч* ше подго'г(н*и']Ч)Ся к- тша'шчоскому оцениванию* Дошшцшьеяьяие шдти К- ivimaiM ПОМОГУ']' нам обобщить изученное^ а задача иовышвшсой сложаос.пт отк1>ош']' ионые 1’раии геометрих^, красоту нестан/ео^'^'пого мьпплеиш; и luvnxpii'i' вам 1,)нд()С'п* научных открытий. Обратите пним]пше также ра задачи дли аонтораиал щ/рса геометраи 7'—9 классов, пределчшлошп^ю. после последней глл)**»], они помогу^’ вам лучше подготовитьо! к итшчпчой ап’естации. Итогоаьи' обзоры в конце каждой главы ■ своеобразный геометричс*-скин компас, с помощью которого вы сможетч! ориентироваться в изучоииом шп’сриале. Пршшженш, приведетшые в конце учебнигм», помогут углубить знания ]ю отдельным томам, а истпорачеетсие справка к главам познакомят с покоч'орыми интересными страницами развития 1'еометрии и деяте.пы1оспво выдаюпшхся учеяых*геометро8. D ■ Условные обозначения задачк, предназначенные для выполнения дона начало доказательства теоремы конец доказательства теоремы * Кршооа. А. П. Геометрия. 7 класс: Проб. учеб. [Текст) А. П. Ершова. В. В. Гол обо* родько, А. Ф. Крижановекяй. — Харьков : Издательство «Ранок*. 2007. — 224 с,: ил.; Ершова, А. П. Гео>«етрня. 8 класс: Учеб, для оби^еобразоват. учеб, завед. [Текст] А. П. Ершова, В. В. Готобородько, А. Ф. КрнжзновскнА, С. В. Ершов. — Харьков : АН ГРО ПЛЮС. 2008. — 256 с, : нл. \ 'll ' I» I § 1. Тригонометрические функции углов от О’ до 180' § 2. Теорема косинусов и ее следствия § 3. Теорема синусов и ее следавия § 4. Решение треугольников § 5. Применение тригонометрических функций к нахождению площадей Треугольник является первой фигурой, которую нельзя разложить на более простые фигуры... и потому считается фундаментом любой вещи, имеющей граняду и форму. Джордано Бруно, италыгнс/сий ученый В посьглом классе вы научн.тись решат)^ прямоугольные тро-у)ч>льш')кн» 'j'.e. находить мх. иензвестхше »л(1мепт1>1 по известным, Тео-]жгич(-тк.ой ооювой для решения прямоугольных ']‘роуголы1иков 'j’eopewm Пифш'ора и свойства три^гояометричетих фуящий острого угла Н1>ямоугольшго треугольника — синуса, коглшуса, ч-ангеиса и ко* 'г/шгепса. помощью Ч'еорем и сооч'иошений, к,очю1>ые будут рассмач’* рипат1>ся в этой главе, можно решить на чч).ш>ко iпрямоугольный, по и вообще .тобой треугольник. Применение тригонометрических функций позволяет подучич'ь НОВЫЙ форд^улы для нахождех-шя оч’делыпих аломоичч)» и площадей мио1Ч)угольних«)В и значи'рсльно расширяет возможности использования нл1юбры н процессе решения геометрических ,задач. § 1. Тригонометрические функции углов от 0° до 180° 1,1. Определение тригонометрических функций на окружности Напомним, что в прямоугольном треугольнике с катетами а и 6, j’h потен узой с и острым углом и (рис. 1) согласно ранее данному определеншо , Q Ь J «. . Рис. 1. к оиредожишк» трш •олометрн чоск и х функций оотрся'о у IV) а п )М1 моу И).»))*» 0) ч> треугольники Рис 2. К определению тригонометрнческ и х функций углов от о до 180’ (См, также с. 81 diOBit- е с Ь (I Дадим он1>еделонне т)>игонометриче(!Иих функций для любо)’0 у)'.иа от ()*' до 1В0“. Для s’J'oro в нря* моуго.11ьной сио'оме координат» с которой вы xo))ouio знакомы, по,С'41)Оим окружность радиуса 1 с центром в начало координат (1)ис. 2). 1’акал охфужиосч'Ь называется т^игонометринеской. От положительной полуоси оси Ох отложим в направлении против часовой стрелки острый угол а. Пусть Af(x; у) — точка, в которой сторона этого угла пересекает данную окружность (рпс. 2. а). Проведем перпендикуляр MN к оси Ох. Образовался прямоугольный треугольник OMN с острым углом а, гипотенузой ОМ - 1 и катетами, длины которых равны координатам точки М: ON - X, A1N = у. Из треугапьника 0^fN имеем: ^fN sma= tsa= ОМ л/л* OS у ON X ~-у. costr = = — = X 1 ом 1 у OS X — t ct«a = --— = —, X MS У Итак, в тригонометрической окружности синус н косЕН>т острого угла равны соответственно ординате н абсциссе точки, в которой сторона данного угла пересекает окружность, а тангенс н котангенс этого угля равны отношениям ординаты к абсциссе и абсциссы к ординате соответственно: tt , д: 5ша=г/, со8(х=х, tg(x= " ,ctga= —. X у Поскольку значения тригонометрических функций зависят только от градусной меры угла (т. е. не зависят от выбора радиуса окружности), используем полученные равенства для определения тригонометрических функций любого угла от 0' до 180 , 7 ГЛАВА I. Решение треугольников Определение Для любого угла а из промежутка 0^ < а ^ 180® sin а = у, cosa = x tga=— (а ^90®), ctga=— (аз^О®, a^ilSO*"), * У где X. у ^ координаты соответствующей точки М тригонометрической окружности (рис. 2). Итак, если угол а тупой (90^ < а < 180®, рнс, 2. б), то ордината точки М положительна (т.е. siiia>0), а абсцисса отрицательна (т.е. соаа<0). Очевидно, что отношения координат в этоэ1 случае также отрицательны, т.е. tga<0, ctga<0. Вообще, косинусы, тангенсы и котангенсы туяых углое являются отрицательными числами. 1-1 иаоборо']'» ШШ' тешуо» тлтена гш1 усоташеП'О о: ((х < отрицитлиши, то угол (х niyrmiL Оиродояим 'флгожщтртшиш фупюхий 0% 90", J80" (],щс. 2, в). Еолй ot=0" то 'j'04k« Ж, коо])дкл«'ш (1; 0). O'i'oio/i,a si)')0"i«0j оок0^:=1, tg0^™(). Пос1сольк.у долоиио мл ноль мл («(родолсно, ■J'O otgO" но сунхоствуот. li)o.>]H а-90", то точка имеет коорднначъ! (0; ].). Отеюд» sin 90"= 1, (;о«90"к0, ctg90"=0. Поскольку деление на ноль не онроделено, то 1./.»’90" но (!уще(н'вует. И наконец, еснш а=180", то точка имеет координаты (“1; 0), Отсюда sin 180" = 0, сов 180" = -1, f^180" = 0. Поскольку деление на ноль не определено, то ctgl80" не существует. За5«етим также, что абсциссы точек М для углов от 0' до 180' изменяются в пределах от -1 до 1, т. е. -1 С cosa < 1, а ординаты — в пределах от о до 1. т. е. о < sina < 1. Рис 2. (Окончанве] 1.2. Тригонометрические тождества Напомним, что для любого острого угла а нрямоугольного треугольника было доказано основ-ное тригонометрическое тождество sin'a cos*a = 1. Псйсзжем. что это соотношение выполняется для лзэбого угла от О' до 180“. Действительно, если угол а тупой (см. рис. 2. tf), то 23 прямоутатьного трезггольняка OMS (Z.V = 90', 0-V = X , ,W.V = у, ОАГ = 1) по теореме Пифагора имеем MAf”-I-ОА/“ = OЛ^", т.е. и с уче- том определений синуса и косинуса sln*но). Итак, для любого угла а из промежутка 0^ < <х< 180'* silica + cos^(x= 1. Ии (KMiojjHoro трш'онометричеокого тожлес'1’!ш с учетом аникой тригонометрических функдий для углов o'j' 0“ до 180'- сдеду^-'*’» simx= Vl-cos^, {ша-±ф - Впак (joecx )нлбирает<:я в зависимости o-j’ toj-o, является у)'ол (х ocTiJMM (знак « I») х-хди гупыи (знахс. «:"&). Hwio(!jK)^iормуды лополисния, котс^хые выражают функции угла 90*-а ч<фса фуикцин у1'ла а; sin(90®-a) = cosa, cosfDO*-a) = sino, tgC^ - a) = clgcx, ctg(90^^ - a) = tg«. Докажем формулы. Еюзволяюшне свести рассмотренне тригонометрических функхщд углов 180"= - а к рассмотрению функиин угла а. Теорема (формулы приведения для углов 180° - и) Для любого угла а из промежутка 0^ < а < 18(^ sin(ieO^-a) = siao, cos<180^-a)=-eosa. Доказательство Z Шеть от положительной полуоси оси отложены углы а и 180= а. причем rrnjwv-ны этих углов пересекают тригонометряче* i.> .ч» окружность 3 точках М н Л/, соответственна^ (хшс. 3). Рассмотрим случай, когда угол а острый (для тупых углов доказательство аналогично). Проведем яз точек Л/ и Л/, перпендикуляры A/N и A/fV, к оси Ох. Поскольку угат SfiM, дополняет угат ISO*-а до развернутого, то 2л\6л/^ = 180 -(180^-а) = а. а прямоугольные треугольники OMN и OJVfjiV, равны по гипотенузе и острому углу. Из равенства катетов MN и следует, что точки iVf и М| имеют одинаковые ординаты, т. е. sin (180= а) =» i/j ’ у * sina. Рис 3. К докп.штгльстау е)к>рмул привел^нии для углов от О" до 180“^ ГЛАЦА I. Решение треугольников Кроме того, из равенстБа катетов ON и ON\ следует, что абсциссы точек М и Afj противоположны, т. е cos (180° - а) = Xj = -X = -cos а. Для случаев, когаа угол а равен 0^ 90° и 180°, проверьте доказываемые формулы самостоятельно. ■ Следствие tg(i80= - а) = -tga (0^ < а < 180°, а90=). ct^a80° - а) = -ctga (0° < а < 180°). Задаче вычислите значения тригонометрических д>ункций угла 150°. , РкШвИ'Ий I 'll'' Rill ISQ'* 1» sin (ШО" - 30“): = Sin 30“ 1, isos 150“ = cos (180“ ~ 30“j = - cos 30“« - , sf3 ip 150'’ tp (180“ - 3G“) = - tg, 30“ 1= , c.,,,. . * 1 ’ ' N Ответ: cos 150" I 2 ,2: к - —. uiw Ji;^w* == ctg3^°) = - ctg SjO" j "■sjfS 1 = С19150“а-Уз. 3 зш^еийЯ трш'ономотрнческнх функций некоторых уг .ЖН» я НИДО У'иблшдн. (X 0" 30° 45° 60° 90° 120" 135° 150° 180" sin а 0 1 >/i- s 1 1 0 2 2 2 2 2 2 cos а 1 v/з J2 I 0 1 -1 2 2 2 2 2 2 tga 0 VS 3 1 4? — —<3 -1 vl 3 0 ctga — n3 1 A 0 -1 — Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 1- Сторона угла си отложенного от положительной полуоси оси Ох в вапрааленви против часовой стрелки, пересекает тригонометрическую окружность 3 точке Л/. а) Назовите коорякяаты точки М, если а=90^ б) Опроделите величину угля, если М ^ - ^ 10 о _____________§ 1. Тригонометрические функции углов от О’ до 180 2. Определите, является ли угол а (0'<а<180") острым, прямым пли тупым, если: а) cosa=0; б) slna cosa<0; в) tg^a>0. 3. Может ли косинус тупого угла быть равным 0.01: -0.8: -8? Л!ожст ли косинус тупого угла быть равным синусу того же \TVia? 4. Дан острый \тол р. причем sinp^n, cosp = /n. Найдите синус и косинус угла 180'-^. 5. Верно ли, что: н) синусы смежных углов — противоположные числа; б) тангенсы сэ1ежных углов — противоположные числя? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ « 6. В прямоугольк^о:^ щс’/чоме коордишп* на трш’озю!(\«отрнчо(11^)й окрунс жк’/»’И ои'М(1'1ъте точку М, ('.оотме'1'С'>'иую1цу10 углу а) Проведите йз тошен М uopnoHAWHy.impivj к боям Koojwnia'J’. Ои])0‘' до.ин']’0 координать! оонованнн 1ториенднку.»ш.рон, 5) Отметьте иа тршгонометрнчо(я^»й окрудшос'ги точку ооотвот* стнухощую острому уг'лу, сннуо которого равен смиуоу Намертуго ©тот острый угол и обоенуйп^ получехшый ]дя*ультат. 7. В ирямоугольной системе координат на трнгономе*1рической окружности отметьте точку М, соответс'гвующую углу 150°. а) Определите координаты х » у тешен М. Юпсяя из коорлинат больше? 6) Вычислите значение выражения Обоснуйте полученный результат. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 8. С помощью фордТ-т приведения для \тлов 180"-а вычи«..:'Т' нут, косянус в тангенс углов 120' и 135'. 9. С помощью ск^зеул прввелевия и тригонометрических **1111 (калькулятора) вычислите: а) sinieO': б) сое По'; в) tg9o'. 10. Определите все значения а от О до 180”, для которых выполняемая равенство: __ ■ 3 а) sina = -^^—; б) cos«i=-0,5; п) ig:a = -l. 2 11 ГЛАВА I. Решение треугольников 11. С помощью формул приведения и таблиц значений тригонометрп* ческих функций (см. Приложение 4) найдите: n)sma и tga, если а=170=^; б) острый и тупой углы, синусы которых равны 0,643. 12. Мпйднто: а) Hina, если сой(Х =-0,8; б) сока, если sina = -^, 90^<(Х<180^; ») 1'й’а, если сона=:-1. 13. Найдите оон(Х и tga, если .sina=0,G и угол а. тупой. 14. C’ltaBHH'j'e: а) сокбб*' и сокИб**; a)Kin36'^ и sin 145*'. 15. Докажн^'е тождество: и) sin(l80®-a)=coe(90®-«); б) tg48^ и tg US**; 0) ^(90^-°) в) -tg(l80*-a)-coea=sina; 16. Докажите тождество: ^ -sina а) —7------г=1^а; соб(18<Г-а) г) cos*a+sinasin(l80®-a)=l. б) l-ooe*ac=sinasin(l80'"-a); в) aina Уровень Б 17. Найдвте тангенс н котангенс угла а, если: а) cosa = ——I б) sina = —, 90^<а<180‘': 13 17 в) sina = -co8CL 18. Найдите: а) iga. если cosa = -0,28: , .12 б) ctga, если sma^^— н угол а тупот. XS 19 (опорная). Докажите, цто: а) l + tg*a = б) 1-^ctg’a сон’а 1 rin’a (0*’<а< 180% a;t901. (0^<а<180^). 12 § 1. Тригонометрические функции углов от О' до 180 cos(90“-a) 0) —^“ ctR«; cos(l 80''-а) cos(90''-a) ^ 1 Bhi(l80‘'-a) Ц* u ’ 20. Упростите выражение: н) l-8in(180''-a)cos(l80^-a)tg(l80=-a); в) 1-tg(l80°-a)tga. 21. Упростите выражение: а) tg«ct.g(y. I-(!О8асов(180'‘“а); ji) (й1п(y-(u)B(yf -2ig(l80^-a)cos*a. 22. Ишшотш), 'jTo tg(X.«"Gv75. Найд15те sirta и (юеа. ^ 23, иайдито в1ш)! н сова, еолн ctgcx= 24. Докажите, пто синусы .чюОых двух углов парал.иело)’3)ам1\та ).)ашп>1. 25. Док.ал<итй, что сумма косинусов всех углов '1‘рапс1щн равна иул1(>* 26. Постройте угол а, если: а) Binawi и утч а острый; б) cosa*=-“. 27. Постройте угол а, если tga=--^. Уровень В 28. Найдите eina н cos о, еати tga + ctga = -2,5. Сколько решений имеет задача? —^ 29. Найдите iga, если cos^a-sir^a=0.5. Сколько рулении шсеег задача? 30. Расположите углы 50^, 120ч 170' з шзрядке возрастания значений их трягономггрическнх а) косинусов; б) синусов; в) тангенсов. 31. Известно, что аир — тупые углы, причем cosa>cosp. Сравните: а) eina в sinp; б) tga и tgp; в) ctga в ctgp. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 2 Теоретический материал 8 класс. § 19—21 • решение прямоупхтьных треугольников; • теорема Пифагора. 8 класс, § 13 Задачи 32. В прямоугольном треугольнике с острым углом 30° гипотенуза равна 6 см. Найдите катеты треугольника. 33. Высота ромба, проведеннал из вершины тупого угла, делит сторону ромбн на отрезки длиной 8 см и 9 ем. Найдите плошадь ромба. Сколько решений имеет задача? 13 rvujcrtrie треугольников § 2. Теорема косинусов и ее следствия В Рис 4. iC доктиагелк* ству тсореавы косякусоа 2.1, Теорема косинусов В процессе решения задач часто возникает необходимость вычислить неизвестную (сторону троугскчышка по двум Лчтссткым сторонам и углу ме>эсАУ ними. Теорема Пифагора no!HKWj«/АОВ = 60“ (рис. 5), Поскольку диагоноли параллелограмма точкой пересечения делятся пополам, то АО = ОС t= fi сМ, BO=0,D~5 CM. По |теоремс косинусов из треугольника ЛОВ MMeeA'i: АВ=^= АО^-ьОВ^ - 2АО ■ OBcosZAOB, AB*^:=,82-t-5^-2*B*5Gos60“. Поскольку cos6C>^=Y, то АВ^=49, А8 = 7 (см). Так как ZAOD = I20° как смежный с углом АОВ, то из треугольника А05 по теореме косинусов имеем; А1У = АО" -f 01У - 2АО • ObcosZ AOD. AD* = 8" + 5" - 2 • 8 • 5cosI20“. Поскольку cc5l20* = -cos60= =-i, TO AD* = 129. AD=vl29 (cm). ^ Ответа 7 CM и V129 см 2.2. Следствия теоремы косинусов Благодаря сзонм следствиям теорема косинусов дает возможность не только находить неизвестную CTOfKST треугольника, но и оггределять углы треттатьннка по известным сторонам (см. рве. 4). Следствие 1 -У -с-‘ В тре/гольнике АВС cosC = гаЬ Следствие 2 Если 5 треугольнике со сторонами а, Ь, с выполняется неравенство о" + &">с®. то угол, противолежащий стороне с. острый; если а"-ь6*<с*. то угол, противолежащий стороне с, тугюй. 15 ГЛАВА I. Решение треугольников Рис.6 Напомним, что в случае, когда = по теореме, обратной теореме Пифагора, >тол, противолежащий стороне с, прямой. Таким образом, с по.мощью теоремы косинусов можно однозначно установить, является треу1ч>ль-ник с заданными сторонами остроуго.чьным, прямоугольным или тупоугольным. Следствием 'георемы косинусов можно такясе счм'гать следузои\ое свойство ииралясдограмма. Опорнад мдача I : ' (о соотношеими* диагомалей и сторон плраллелогралдма) ^ Cyл^л^бГ!квадратов диагоналей параллелограмма равно сумме кводротов всех его сторон: d** 2 (а* + Ь*). где d, и dj — диагонали пороллелогроммо, о и Ь — соседние стороны параллелограмма Докажите, Решение Пусть в параллелограмме ABCD АВ = CD = о. AD = 8C = b, BD = d,. AC = dj, ZBAD=y (рис.6). Поскольку сумААО соседних углов параллелограмма равна ISQ^ то ZАВС =180*-у. Выразим квадраты диагсно.тей парсллелогрслима с помсицтго теоремы косинч’соз. Из треугольнике ABD имеем: 3D‘ = AB^-AD^-2A9 ADccsy d. =G^- —2cbccsy. Из треугольника ABC имеем: АС' = АВ^ ^ ВС' - 2АВ BCcos(180^ - у), или, учитывая, что cos(]80®-y) = -cosy, dj' = а^ + -f- 2abcosy Складывая правые и левые части полученных равенств, получим d,'+dj'=2(a‘-b"). ЧТО и требовалось доказать. 16 § 2. Теорема косинусов и ее следствия Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 34. li т|)еуго.иь)Жк.е со сторонами а, 6, с onpeAc.>nrj’e, яп.мяо']‘ся ли угол, протшю.иожпщий стороне а, острым, прямым или тупым, если: а) > Ь^' f б) 1- и) (1^‘^Ь^ -i И. 35. Могут ли диа yr.ua ']'реугрд]ьнНка д^мет1> от)>идательные косинусы? 36. ])f»8(»nvj'o паибодыпий. ушл треугольнхдк-а ^ВС\ если Л> ВО^ ч ЛС^ ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 37. Начертите треуголышк со сторонааеи 3 см и 5 см и углом между UHMI1 120^ По теореме косинусов вычислите длину наибольшей стороны греу1Ч)ЛЫ1Нка. Проверьте нояученный результат измерением. 38. Начертите разяостороЕзнй треугольнкк и измерьте шч) стороны. а) Вычислите значение выражстяя а*-!-&*-с*, где а, 6, с — длины сторон треугояьянка. причем а<Ь<с. б) По результату вычнел^вя определите, является ли наибольший Зпчха треутачз^вка острых, прямых или тупым. Пр<»ерьте по-.тученный результат изхеретнезс ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 39. Найдите неизэествую cioposy треугольника, если две его стороны в угол между ними равны соответственно: а) Syfz см, 11 см и 3(Г; б) 8 см, 15 см н 60'’; в) 5 см. 16 см и 120^ 40. Найдите периметр треугольника, если его стороны длиной 7 cj< и 15 см образуют угол 60“. 41. Стороны треугольника равны 3v2, 1 и 5. Определите градусную меру наибольшего угла треугольника. 42. Докажите, что равнобедренный треугольник с основанием 7 см и боковой стороной 4 см является тупоугольным. 17 ГЛАВА I. Решение треугольников 43. Две стороны треугольника равны 4 и 8. Какое наименьшее це;кн' aMaMCifiie должна иметь длина третьей стороны, чтобы угол между диумя данными сторонами был тупым? 44. Дн(‘ сто1>ош,1 ч'реуголышка раш-зы 4\f2 см и 1 см» а о-пзус yr.ua между ними ршюн —лИайдиачз? трео'ыо треузичьники. (5к.о.иько ySi ]:)ошоний имеет надачн? —^ 4!>. В троуз’ОЛьмике.АВС ЛВ = 6 ом, ВС =5 см, а косинус нзюзпиего угла н])и нсзрнтиио В 1>авен -0,2, Иайди'те стозюну АС. Уровень Б 46. В 1Ш)>аллслог|>амме найдите длины: а) c'J’ojjOH, если диагохзали длннш'з 6\/2 см и Н см iiejjeceKaxo'i'CM иол углом б) лнагопалей, села сторешы развы 10 см в 16 см, а один нз углон параллелопзамма в 2 раза больше другого. 47. Найдитч* днагоиали ромба с пернметром 4о и острым углом «. Ршпито задачу двумя способамв. 48. Диагональ илралледограмма равна 6 см в образует со стороной длиной 8 см угол 60^. НашЕнте аеиззестнлто сторону и неизвестную диагональ параллелограхма. 49. Не вычисл1и| углов треугольшша. определите его вид (по величине утлов), если стороны треугольника равньк а) 2, 3 и 4; б) 7, 24 в 25; в) 6. 10 и 11. 50. Оороны треуго.тъняка разньг 5 эс. 6 м и 7 м. Найдите коеннухы углов треугольника и определите его вид (по величине углов). 51. В пара.тлелог|)амме найдите: а) периметр, гели диагонали равны 11 см н 17 см, а одна нз сторон равна 13 гм; б) диагонали, еслп ях длины относятся как 4: 7. а стороны равны 7 см н 9 см. 52. Найдите стороны параллелограмма, если его периметр равен 34 см. л диагонали равны 11 см и 13 см. Уровень В 53. В треугольнике АВС ZA = 90\ АС = 4 см, ВС = 8 см. На катете АС мне данного тp<^yroльникa построен равносторонний треугольник ACD, Пандите длину отрезка BD. 18 $ z. leopeMa косинусов и ее следствия 54. В параллелограмме ABCD ZA = 60% АВ = 2, ВС = 4. Точки ЛГ и — середины стодоя ВС и CD соответственно. Нвйднте косинус угла MAN. 55. Стороны треугольника длиной 10 см и 42 см образуют угол 120°. Пнндите длину медианы, проведенной из нортины данного угла. 56 (опорная). В треугольнике со сторонами а, 6, с медиана. IIровсдсиная к стороне с, вычисляется по формуле = —^2(а® + Ь*)-с“. Докажите. 57. Если для медиан и треугольника выполняется равенство то данный треугольник прямоугольный с гипотенузой с. Докажите. Верно лж обратное утверждение? 58. В трапеции ABCD ABJICD, АВ = 8 см, CVJ = 4^/3 см. Окружность, п)юход«щая через точки А, В и С, пересажает отрезок i4D » точке К, причем ZAJCB«60^‘. Найдите ВК, ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 3 Теоретический материал • пропорции; 6 класс решение прямоугольных треугольникоа; окружность, описанная около треугольника. 8 класс, § 19—21 С 7 класс, II. 23.1 Задачи 59. В треугольнике АВС Zi4 = б0^ BD = 4 см — высота тре- угатьника. Найдите дл1{ны сторов АВ в ВС. 60. На окружности отмечены точки А, В, С а D так, что угол АВС в 3 раза меньше угла ADC. Найдите градусные xe|»az этих углов. 19 ГЛАВА t. Решение треугольников § 3. Теорема синусов и ее следствия Рис 7. К докАзвтедЬ' ству теоремы синусоп 3.1. Теорема синусов Рассмотрз«м еще одну теорему» с помощью которой можно находить неизвестные стороны н углы треугольника. Too рома (синусов) Стороны треугольника пропорциональны синусам противолеркэщих углов: Kill 4 ^ где а, Ь, с — стороны треугольника, противолежащие углам Л, В, С соответственно. Доказательство О Пусть в треугольнике АВС ВС = а, АС = Ь, АВ~е. Проведем высоту CD. Вели угол А острый (рис. 7, а), то из прямоугольного треугольника ACD имеем CD = bsinA; если угол А туп(^ (рис. 7» sin|5 " sintt ' sin(w + |5) “ ~ sin« ‘ Отсюда вс Рис. 9. 1См. тпкже* с. 22] d sin р d sin о. sin(aip)* sih(a+p) Ответ, sln(a i [0' 3.2. Свть между пропор114Иоиая1ШЬ1.мгА отношениями теоремы синусов и диаметром описанной окружности Опорная задаче (полная qx>pMynMpo8Ka теоремы синусов) Отношение стороны треугольника к синусу противолежащего угла равно диаметру окружности. описанной около треугольника: о Ь с = 2R. smA sinB sinC где a, b,. С — стороны треугольника, противолежащие углем. А, В, С соответственно, Й — радиус описо»940и окружности. Докажите Решение Пусть около треугольника А8С (ВС = а) описо- нс окружность радиуса й. Учитывая имеющиеся лропориионолъньге соотношения теоремы синусов. достато'вю доказать, что = 2Й. или a = 2PsmA smA 1) Пусто ZA = 90’ (рис Я а). Тогда вписанный угол А опирается на полуокружность, те. а = ВС = 2Й = = 2й-1= 2ftsin90^ = 2ftsinA. 2) Пусть Z А < 90® (рис. 9. б). Проведем диаметр ВА, и рассмотрим треугольник А^ВС. В этом треугольнике ZBCA^=90° как угол, опи-роющийся на полуокружность, те. BC~BA,sinA|. 21 ГЛАВА I Решение треугольников Рис 9. [Окончание] Рис 10 Поскольку вписанные углы А и А, опираются но одну и ту же дугу, то z^A = ZAj. Тогда BC = BA,sinA = = 2RsmA, или o = 2RsinA. 3) Пусть ZA>90^ (рис. 9.в). Проведем диаметр ВА^. Тогда ZA + ZAj = 180®, откуда Sin А, = sin (180® - А) = = sinA. Итак. BC = BAjSinA. или a=2RsinA, что и требовалось доказать. Зодоча Найдите радиус окружности, описанной около равнобедренной трапеции с осно1шммями, 1 и 3 и боковой стороной 2. I- I ! *1 ! ! I I I I ' I Решение | ! j j | ' ^ Пуеть в трапеции АВСЬ ADlIBCi АЬ«3; АВ = СЬк 2 (рис. 10). Пpoвe/дeл^ из вершин тупых углов трапеции вьхсоты ВВ, и СС,. Тогда ЛВ, В,С, *= i= 1 I ,(AbK0(Wre это|самосдоя(тел1>н^^ I ' ■ I I ’б прямоугольном треугольнике АВ8, cosA = I n/З^ cosA = j, откудо ZA = 60®^. sinA = -^. Из треугольника ABD по теореме косинусов имеем^ BD‘ = AB* + At>^-2AB AbcosA. ВЬ^ = 2"^ - 3^ - 2 2 3 * . _ 2 BD" = 7 BD = v7 Окружность, описанная около тропеиии. является также описанной около треугольника ABD. По ВО _ доксэоннои выше формуле — — = ^ лолучоем. SsinA' v3 3 ' ^ Ответ 3 Ав; АВ ' R Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 61. С помощью теоремы синусов восстановите отношеник сив>*сов углов треугольника ЛВС в правой части ранеиства ВС : ЛС : АВ~ . 22 § 3. Теорема синусов и ее следствия 62. l!«;u)inrj'o ппиболылую и 21аименьшую стороны треугольник» ЛНСу если sin Я > sin Л > sin С. 63. В треугольнике ЛЯС sinA = sinC. Может ли один из углов Л и С быть тупым? Имеет ;т данный треугольник разлиле стороны? 64. Н треугольнике АВС ЛВ = б, ВС = 3. Можеч' ли шиЛ быть pajnibiM едип11П.о? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 65. р»»шобелронный треуз^ольнш с углом ii)w осш»*»мии ЫУ\ Измерьте длины сторон треух'ольнизса и вы.числи7'с их. отношения к (конусам н))07'мгзолелсащмх угдохь Срлш-Ш7'е полуденные результаты. 66. ]1/гзе1>*тт(‘1 (нфужноеть радиуса 2 см и й1хип1нте » нее 'Т1)иу1Ч)льннк. с уз'лом Измерь7‘0 сз'орону, протшюлежащую а'З'ому уз'лу, и cinnimiTC ее /ьтину с ралиусо.м окружности. Объясните полученный результ»гг. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 67. И треугольнике АВС нанявте отношения сторон ЛЯ :АС и ВС : ЛС, если ^А 1204 ZB=304 68. В треутольнике АВС найдите а) сторону ВС, если АЯ=2%‘2 см, ZS = 1054 ZC = 304 б) угол Л, если AB = 4v^ сж, ВС = 4 см, ZC=4b\ 69. В треугольнике АВС найдн^: а| сторон>- АС, если AB=6v2 см. ^В = 30^, ^0=45*^: б) yrew В. если АВ = V3 сз€^ AC = V2 см, ^С = 60‘. 70. В треугольвнке MS'K сторона MN вдвое меньше стс^ны SK, sin А' - —. Найдите угол ЛГ. Ско.тько решений имеет задача? 71. В треугольнике Л/Л’АГ sin.V: sin it = 1:3. Найдите cropOHV .W.V, если МК = 3 м. 72. С помощью теоремы синусов найдите отношение основания равно* бедренного прямоугольного треуго.тьника к боковой стороне. 73. С помо1Д1>ю теоремы синусов докажите, что в прямоугольном треугольнике катет, противолежащий углу 30®, равен половине гипотенузы. Уровень Б 74. В прямоугольном треугольнике АВС с гипотенузой АС найдите биссектрису BD, если ^С = 30% CZ> = 8v2 см. 23 лмоА I. гешение треугольников 75. Нанли-ге стороны треугольника ЛВС. если ZЛ = 45^ = а вы- сота AD равна О м. 76. В троугольмикс ЛВС ZC = 90", Z7i=75°, CD — бнссек'пжса. Найдите AD, еслнИС 2n/3 . 77. Одна HD o*J4>i)()H ']‘реуго;дьни1£с^ равна а углы, нрмложа)дио к 1)'1‘ой с'1*п]>01ш> 1)пнны о н р. Найдите длины биеседгстрис атих углов. 78. Дншчтоль пм]>а*ч*>к!ЛОграмма образует с ei'o c'j4)j)oiiaMH yiviM а и |). Нлйдпто зту диа)’()иаль, если сторона, прилежащая к углу (Х. jnuuia а. 79. Радиус окрулсности» описанной около равнобедренного треуго.чьин-кл с У1ЛОМ 120**, равен 8\/з см. Найдите стороны треугольника. 80. ]^ад»ус окрулоюотнс, опной.Хшой около троугольинка, ])ивш 4 (im. Найдите углы т)>оу)'ольх-шка, ослы две ого сторшхы равны 4 ом и 4\Ц см. (уКольк<) рош(Щ)^й имеет задана? *■ Уровень В 81. Найдите длины двух сторон тре\тх)львнка, лежащих против углов 60 и 45% если разность этих длин равна т. —^ 82. Найдите сто|юпы треугатьннка, периметр которого равен Я, а ДШ1 угла • аир, 83. Основания раваобедрегной традедии равны 9 см и 21 см. а высота равна 8 сы. Найдите раднус окружности, опнеаннон оводо традецни. —^ 84. Докажите, что окружвхть. описанная около треугатьника, и окруж-иость, прохоаящвя через <нтжентр и две вершины этого треу^гольвяка. имеют равные ра.гиусы. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 4 Теоретический материал решение прямоуго-тьных треугатьннков; определение трнгоиометрнческих фуикцнЙ. 8 класс, § 19—21 9 класс, п. 1.1 Задачи 85, Найдите углы ромба, диагонали которого равны 4 и 4V3. 86. В треугольнике ЛВС ZC = 90% CD — высота. (Сравните отрезки AD и DB, если в1пЛ < sin В. 24 § 4. Решение треугольников 4.1. Основные задачи на решение треугольников с помощью теорем косинусов и синусов можно решить ироиз* вольный треугольник по трем основным элементам, если хотя бы один иа них является стороной треугол1>ника. 1^ас.смотрим нет)лро ос))отн»)х задачи на рснюинй треугояьников. i ' I ЗадйМй 5 (решение i треугальника | по стороне и двум углам) Дано: Q, ZB, /С (рис. И). Найти: Ь, с, ZA. Решение 1) По теореме о сумме углов треуго311>мика ' .й^А = 180«-(^Вн-.гС). I Рис. 11. к задачам на реш<‘ нио Т|М1уГОЛЬИНКОВ р 2) По теореме* синусон . 0 5inB 0 5inC откуда D = ——. с sin В , с sin С sin А sin А Задача 2 (решение треугольнике по двум сторонам и углу между ними) Дано: а, Ь. ZC, Иемти с, ZA. Решенме 1) По теореме косинусов c = 4ia'тЬ*-2cbcosC 2) По следствию теоремы косинусов cosA = Ш С помощью калькулятора или таблиц находим угол А. 3) По теореме о сумме углов треугольника = -и А+ ZCy Задача 3 (решение треугольника по трем сторонам) Доно: О, Ь. С. Найти: ZA. ZB. ZC. Решение 1) По следствию теоремы косинусов cosA = к* jj о С О С помощью калькуя5гторв или таблиц находим угол А 25 ГЛАВА I. Решение треугольников 2) Аналогично cos В о' -• с* - Ь* 2ос С ПОМ01ЦЫО колькулятора или таблиц находил'* угол В. 3) По теореме о сумме углов треугольника ^С = 180*-(х^Ач ZB). Иаме'1'им, mv для нахождехшя углов в задачах 2 и 3 можно тка10Л)*80]?а'ГЬ(;я также теоремой скнусов. Но при :г1'ом слодуо'!' iioMinrj’i>, что любому значению sinA, меньшему, чем едж1ин,п, буду'1' ooo'j'jKrj’CTBOim'j'i, два угла — острый и т'упой. Во избелсанне ошибки рекомеидуо']ч:я обозначить через а наименьшую из данных сторон, li 'гаком (;.чучае угол Л, противолежащий стороне а, обязательно должен бы'п* ост])ым (обоснуйте »то самостоятельно). Задача 4 (решение треугольника * по двум сторонам и у|’лу, протиаолежащему одной и» ник) Дано: е, Ь, ZA. Найти: с, ZB. ZC Решение I) По теореме синусов sin В 5= bsin А sm А sinS откуда С помощью холькуляторо или таблиц находим угол В. учитъзоя. что против большей стороны треугольника лежит больший угол (если а>Ь. то угол В острый). 2) По теореме о сумме углов треугольника ZC = 180^-(ZA-^ZB). 3) По теорел^е синусов ^ sin А sin С с QSinC . откудо С - Sin А Задачу 4 можно решить н другим способом, составив квадратно*^ уравнение относительно переменкой с на основания теоремы косин>тов: a* = 6' + c*-2frrcosA. Это >-равнение может иметь один или два корня либо не и.меть корней. Поэтому задача 4 в зазнснмостп от значений а, Ь и угла А может иметь одно или два решения либо не иметь решений. Обратим 8Н1гмание. что задачи 1—3 всегда имеют не более одного решения. Подумайте, как это связано с признаками равенства треугольников. Договоримся при решении треугольников округлять длины сторон до сотых, а градусные меры углов — до единиц. 26 § 4. Решение треугольников Рис. 12 4.2. Применение решения треугольников в задачах Рассмотренные задачи на решение тре>толь-НЕКоз часто являются фрагментами более сложных геометрических задач. В таких случа5гх сле^о^ет придерживаться следующего плана. 1. Определите элемент данной фигуры (отрс^эок или угол), который необходимо найти. 2. Выделите на рисунке вспомогательный треугольник, который содержит искомый элемент и может быть решен но данным задами. Если на рисунке 'J'Hkoi'o 'j’peyro.ij)>jiMKn jie'i'» его можно ШЛУЧИ'ЛЪ, иьтОЛ31Ии ДШЮ.1ЖИ'1Ч?ЛЬИЬ30 ИОГЛ’|>00- вил. Иногда для поиска необходимого о'зреак» или угла надо последоватиыш неск.ол)>- ко ишомогателыо:.)х троу)л>лз,нмх<0« с облми\йм 3. Рехпи71 нс1ЮМ0)'аге.мыг)>зй треуголыпне (ил*-) тре-уго.)]ытики), иайдн'з’о н(;к.ол7)>)й о.чемеи'!' и исиоль-зуйто езх) д.ня далыюйишго решенз4я исхо;»иой задачи. Задача По данным рис. 12,0 найдите среднюю линию трапеции ABCD. Решсмис Пусть * трапеции A8CD AD ВС. АВ = а. ЗС - Ь. .l В Р, ZD = oc (рис 12. а). Найдем среднюю линию тропеиии. Проведем через вершину С прямую, параллельную стороне АВ. Пусть она пересекает основание AD а точке Б (рис 12. б). Тогда АВСЕ — параллелограмм СЕ = АВ = с. аЕ = ВС = Ь. ^АЕС= ..3 = *^ Отсюдо в треугольнике ECO .iCED^ieO — р кон смелм1г;й с .г лом р параллелограмма. Из треугольника ECD по теореме синусов ЕС Е0_ а ED sin Г1 sin (О а) sin^D sin.^ECI> 27 ГЛАВА I. Решение треугольников л СГЧ QS\n{^^a) _ Отсюдо с0=------------. Тогда в донной тропеции sma .. . Q sin ((5-а) — ■ . Поскольку средняя линия трапеции ро.ша полусумме оснований, то ес дяино ровна I' 2;1 sin Ot у т. е., Ь н- о sin (р - СУ.) 2sin (X Ответ! b i-- 0 sin (Р - а) 2sincx Рис13 Заметим, что эту задачу мож)К> poniivi'). и без применения теоремы син>ч5о». П1>01шдя «ыео-ты трапеции из вершин В н С. По2Т|>обуйте самостоятельно решить задачу этим способом н определить, какой из способов более удобен. Решение треугольников широко прнмонястси| на практике, в частности во время проведения измерений на местности. Пусть, например, необходимо измерить расстояние от точки А до некоторой велоступЕон точки в (рие. 13). Выберем на местности точку С, проход от копгс^й до точки А возможен, а измерим расстояние АС. Потом с помощью сдеаиа?ть?уых поборов для измерения углов ва местности определим градусные меры углов ВАС в ВСЛ. Итак, пусть АС= б, ZBAC = o, ZBCA=y. Эти данные позволяют найти искомое расстояние АВ (см. задачу 1, пункт 4.1): по теореме о сумме углов треугольника по теорбе синусов ^S= 180*-(а-1-7): АС АВ sitiB sinC т. е. АВ откуда АВ sin(ie0*^-(a-r7)) siny bsiny sin (а+7) 28 ^ 4. Решение треугольников Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 87. По какой теореме можно найти неизвестн\то сторону треугольника, в котором заданы: а) две стороны и угол между ними; б) ЛВС стороны н угол, щютнволежашнй одной из них: в) сторона в гфняежащие к ней углы? 88. Можно ли найти: а) yjvi)>i треуголькдаа, в котором заданы три cj’opOHbi; б) (5то))оны треугольника, в котором заданы т]>и ymaV h 89. Сколысо рен^еннй момсот иметь задача на решонио троугольинка: а) но '1‘PM. CT0PGK«UV«1 б) jjo двум сторонм и углу, нротиво.)шж-ащему одной и» uwu; в) Н.0 (iTopoHG ^ двум углам? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 90. Начертите треугольник АВС, в котором ZA = 20^ г1В= 100^', ZC- бО''. Найдите на стороне АС точку Cj такую, чтобы треугольники ЛВС и АВС^ были двумя результатами решения треугольника по двум сторонам и углу 20^ противоле:кащему одной из них. Соедините точки в н Cj и измерьте угат АС,В. 91. Начертите треугольник со стороной 4 см в хгрнлежашимл к ней углами 45‘ а 60^ Бычнслите длины сторон треугольника, противолежа* 1ЦШС заданным углам. Проверьте полученные результаты измерением. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 92. Решите равнобедренный треугольник по основанию 6 сэс в углу при основании 15^ 93, Решите треугольник по стороне 10 см и прилежащим к ней углам 30® и 60®. 29 ГЛАВА I. Решение треугольников 94. Решите треугольник (см. рис. 11) по стороне II двум углам: а) а =10, Р = 45^ у =30^; б) д=6, а= 100". р = 50". 95. Решите треугольпнк (см. рис. 11) по двум сторо^ нам н углу между ними: а) а =5, д=21, 7=60*^; б) 6 = 7, с=8. а=120^ 96. Дор(»'и мемсду посодками Айарозю, ]5еселое н Семеновка 1)езииди ваасфпл1>'1'И))01»ат1». Расстояние между Аваровым и Весольш равно 1 км, между Во(к-)Лым w Семеновк«1Й — 4/2 км, а отрезок дороги между Аеа)я>ш>1м и Семонознсой видев ив Bece.iuj)'0 вод уг.иом 60^ Бригада ре-монтни)«»* асфальтирует за денз> 0,й зш дороги. Усззою’з- лх^ ремоитиз^ки вынолни'з'ь работу к лрмейиду губер0ато1зй. еелз^ работы на^гаты 21 нюня, я губернатор приезжает 7 июля? 97. Р<»шите треугольник (см. рис. 11). если: а) 0 = 12. а = 40°. р=64°; б) а = 3^2, Ь = 1, ^=135°. 98. Решите треугольник (см- рис-11) по трем сторонам: а) « - 3>/3, 6 = 2, с =7; 6) а = 8, 6= 15. с = 17. 99. Решите треугольник (см. рве. 11) по двум сторонам н углу, протн-иолежащему одной из них: а) а= 12. 6 = 5. а= 1^, 6) 6 = 2, с=10, Р = б’; в) а=1, с = 2, а = 45*. 100. Решите треугодьянк (см. рис. И), если: а) 0 = 5, 6 = 21, г=19; б)а = б. 6 = 8, а = 22^. Уровень Б 101. Решите треугольник' (см. рис. 11), если: а) с = 3, у=30% Л. =2; б) о = 17, 6=5>/2,6=5. ^ 102. В треугольнике АВС ZC=90". -^А = 30% ВС = 2 см, А£> — биссектриса. Решите треугольник ABD, 103. Какой вид (по вели’шне углов) может иметь треугольник ЛВС, если: а) ВС = 8см, ЛС = бсм, ^Л = 60"; б) ВС = 8см, ЛС = 4см, ZA=60'^; в) ВС»8см, ЛС = 9см, ZA = 60'7 Злогь I! лалеч» медпляу, биссектрису и высоту треугольника, проведенные к стороне л, будем обозначить т^, и соответственно. 30 § 4. Решение треугольников 104. Но данным рис. 14 найдите AD. —^ 105. Ло данным рис. 15 найдите s'mD. Н В Рис. 14 Рис. 15 106. На горе, склон )ход углом а к гориаоиту, ))«• дорож) (рис, 16). JEro Фень длиной 12*йдает вниз но смоку; при »гом солнце находится над го|шзоетом под углом р. Найдите высоту дерева. 107. Вершину xojma на точки А видно под углом ct, а из точки В, которая находится ближе к ходзеу. чем точка Л,— под углом р. Найдите высоту холма, если А£ = а. 108. Наблюдательная взшпха высотой 100 м расположена на горе (рнс. 17). Объект вабяюдегня А виден с вершины вышки под углсш 60*’, к горизонту, а от основания Найдите высоту тх^зы. вытки — под углом 30^ х гсфнзонту. Рис 16 Рис 17 109. Большее основание равнобедренной трапеции равно 10 см. а меньшее основание равно боковой стороне. Найдите периметр трапеции, если одни из ее углов равен 110'. Ответ окр>хлите до сантиметров. 110. Большее основание и боковые стороны равнобедренной трапеции равны 10 см, а диагональ трапешгн образует с основанием угол б0\ Найдите среднюю линию трапеции. 31 ГЛАВА I. Решение треугольников Уровень В 111. Исследуйто зависимость количества решений задачи на решение трру1'ольинка IU) двум сторонам а п h а углу а, противолежащему одной из них, o’j' значений а, Ь я а. 112. Решите треугольник (см. рис. 11), если: а) о!=3(П |i = 45% а 4-7? =24,14; ()) /)е 9, га 19, 11. —^ 113. Найдите стороны треугольника (см. рис. И), если: а) (:i=120^ а-с=11; б) т,,= 15, »1^=9. 114. По ДШШ1.1М ])нс. 18 найдите стороны треугольника ЛОВ. В —^ 115. Стороны треугольника длиной а н & образуют угод 120''. Найдите биссектрису треугольянка. щхюеденную из вершины этого уг.та. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 5 Теоретический материал • о.101цадь параллелограмма; • площадь треутатькика: • вписанная н оппсаЕная окружности треутатькика. Г\ S класс, п. 16.1 8 класс, п. 17.1 7 класс. § 23 Задачи 116. Две стороны треугольника равны 10 см и 12 см, а угол между ними составляет 30% Найдите плопхадь тр>еутольника. 117. Найдитч? площадь параллелограмма с высотами 6V2 см н 8 см и острым углом 45^ 32 § 5. В Рис. 19. К ло1(а»ат«ль’ ству формулы алошадн тргугольавка Применение тригонометрических функций к нахождению площадей 5,1. Площади треугольника и четырехугольника До сих пор в формулах илои^ндой мшм’оуголь* иико» и.од10Л1>8овались только длины их лилейных аломеигон (сторон, высо'Д', 'I’jwi'OHOMeTjiH* ческне функции позволяют залейс1'вовать для нахождения т1ЛОщади многоугольника величины его углов. Теорема (формула вычисления площади треугольника по двум сторонам и углу между ними) • Площадь треугольника равна половине произведе- ния его сторон на синус угла между ними: S = —obsin у, где а и Ь — стороны треугольника, у — угол между ними. Доказательство □ Пусть 3 треугольнике АВС ВС = а, АС = 6, АВ = с, ZC = y. Проведем высоту ВИ, По известной формуле площади треугольника 8=—АС ВИ, 2 Из прямоугольного тре\тольника ВСН (^Я = 90®) имеем ВИ - BC^nZBCH. При этом в случае, когда угол у острый (рис, 19, о), ZBCH =у, а когда угол у тупой (рис. 19, <0. ZВСН - ISO'^ ^ у, sinZBCH-= 8in(180^-y) = siny. Итак, Blf = BCsiny. Тогда S= — АС ■ ВС sin у = —afrsi n у. 2 2 Случай- копха угол у пряэвой. рассмотрите самостоятельно. Ш Следствие Площадь пдрглдедС'Граммд равна произведенно его сторон на cv!Hyc угле между ними’ S = ab&iny, где а и 6 — стороны пара.плеяограмма, у — угол между ними В 33 ГЛАВА }. Решение треугольников И Задача Найдите наименьшую сторону треугольника, площадь которого равна см^, наибольшая сторона — 8 с/л, а один М3 углов — 30^ Решение Пусть дон треугольник АВС. АС=8 см. с8ч/3 см* (рис. 20). Из теоремы о сумме углов треугольнико следует, что угол 30^ не /ложет быть наибольшим углом, следовательно, он не является противоле-жащи/л дайкой стороне* Пусть , А = 30^. По (pop- 3 л^улс площади треугольника 5«-^АВ-АС*я1п А, т. е. •1, 1 * evJ-^AB S--^, откудо АВ=4ч/3 (см^ По теореме косинусов ВС* = АВ^ + АС* —2АВ ACcosA. ВС* «48 + 64-2 4^3 8 -—-.откуда ВС = 4 (см). Итак, ВС — наименьшая сторона данного треугольника Ответ- 4 см. Рис. 21. К доказатоль’ ству формулы площади четырехуголышка Форзвула площади треугольника применяется н для доказательства формулы площадн четырехугольника с заданными диагоналями н углом межд-» Опорноя ЗСД2Ч0 (формутто гтлощади четырехугольнике) Площадь выпуклого четырехугольнике равно половине орсизведекия диагонолей на синус уто между ними: где d,. dg — S = -d,d, sin у. диогонали четырехугольнике, у — угол между ними. Докожите. Решение Пусть диагонали четырехугольника АВСЬ пересекаются в точке О под углом у (рис. 21). Площадь четырехугольника ABCD ровна сумме площадей четырех треугольников: 34 ^ :>. мримоиение тригонометрических функций к нахождению площадей i ЛО■ (Ю ■ siп Y. S,oc^~^O OC s\n (180"- у), = “ОС ОЬ siny, S^ob*=|-^0-OD sin (180”-7). Учмтына«, что sin(180"-7)«sfh7, имеем e-ism 7 (80‘(АО + ОС)+OD■ (АО + ОС)) = “sin 7-АС-80 = yd,dj sin 7. Oi е A с 7 « и е Ппощдль И|,)имоу|‘оя1>нм15а вычисляется по формуле = W *“ АМсТ1011ял1> Г1|>ям<>у1тл»ьника, 7 — угол между диагонйпими. И частности, пло- щ«А\ь квад>ата С АМйгонапыо. вычисляется по формуле IrInuoMHMM 'гакже, ч'хо площадь ромба с дна1'она.1ипли с/, и d,j вычисляется по формуле S=-^^. 5.2. Формула Герона Вще одна формула площади треугольника» для доказательства которой можно испояьзозать тригонометрнческнс функцнв, была предложевл дрсваегреческнзе математиком Геровом АлексавдрвЙскям (првбл. 1 в. до н. э.) я ааззага в его честь. Лишь в XX в. выяснилось, что раньше Герона эту фсфмулу вывел Архимед. Теорема (формула Герона) Площадь треугольника вычисляется по формуле 5=Vp) (ЛФб) -С 1 . «Ч/ I ч/ * ч =---- - --------- ----- 2аЬ 2(ф & Зямотим, что ан*6 + с = 2;7, с-см ^ = 2р-2/i, с 1 « -/> = 2р-2/л Тогда siny = —Jp(p-(^)(р-Ь)(р-с). аЬ Г1од(!']*а»и.и i>TD пыралсение в форму^иу n,403j;a;iH ’г])оугольника, по- лучим: ш ^р(^р~а){р~Ь%р~ с). Тоо)яша доказана. ВВ Зодочо Найдите иаибрлыиую ai>):cfc>ry| треугол1^ни1<а со стороиамм iZ,S9 и 45; I Решение Поскольку ноибольишя высота треугольнико перпендикулярна его ноимень' шей стороне, найдем высоту, проведенную к стороне о = 1Z, Воспользуемся методом площадей. По формуле Героно 5= .^ip(p-o)(p-b>^-c). В нашем гг-*39л 49 сяучое р = 48, 5 = чЩ48-12Х48-39К48-45)=216. С другой стороны, S = -ioh,. т.е 216 = -^ 12-К,, откудо h^=36. От»ег. 36. 5.3. Формулы радиусов вписанной и описанной окружностей треугольника Теорема (формулы ргдиусов вписэтоям опмозмнои о«ружмостем греугсльнкха) Рад1гусъ4 вткаиной и описанной окружностей треугольника вычисляются по ф^мулам Г-—- Р 2S г> лЬс ------• к —----- а^Ь^с 48 где г — радиус альканной окружности, R — радиус описанной окружности, S — площадь треугольника, а, 6, с — стороны треугольника, а 4-6 р =--- — полулериметр. Доказательство □ Докажем сначала формулу для вычисления г. Пусть в тре-yraibiiiiKe АВС со сторонами ВС = а, АС = Ь, АВ = с точка О — центр 36 § 5. Применоние тригонометрических функций к нахождению площадей В вписанной окружности (рис. 22). Тогда площадь данного треугольника равна сумме площадей треугольников ВОСу АОС и АОВ: S =—агч--“ОГ+~сг=-“(а + оч-с)г = рг. Отсюда г 2 2 2 S 2S Рис. ZZ. К. до1?а«»т«.иь" ству фо])мулы )>пд»у(т впноннаой <)К))ужтк5ГИ р a^ ft+c Для доказательстпа форму.чы R воеиользуемся полной форму.чнровк.ой теоремы сдшусов, cojMmwso 1^оторой —----откуда ----------------- sin л ШпЛ 2$ , и,ОСЖ)ЛЬК.у Sts—bcsinA, то в1иЛ = --^. Подставив ото ш>1раж.оиие 2 1к‘ аЬс в формулу Ry имеем Л = Теорема дозфэана. Напомним: 1) для прямоугольного треугольника с катетами а и 6 и гшютенуэон с часто применяют ранее полученные формулы ^ и Л = —: 2 2 2) центр окружности, вписанной в треугольник, является точкой пересечения биссектрис треугольника; центр окружности, описанной около треугольника, является точкой пересечения серединных перпендикуляров к сторонам треугольника; 3) для вычисления радиуса окружности, описанной окачо треугольника со стороной а и противолежащим углом о, удо^о пользоваться формулой Я В 2sioo Задача Ос»ювсние ревгюбедренного трсуголь**и?сс ровно 48 см. а проагденноя к нему высота — 32 см. Пойдите радиус о.чрухсности. оггисониой около треугольника. С Рис. 23 Решение Пусть 8 треугольнике АВС АВ=ВС, АС = 48 см, BD = = 32 см — высота (рис. 23). Поскольку высото BD является также медианой треугольника АВС, то AD = DC = 24 см. Из треугольника ASO (.iCD = 90') по теореме Пиерагора АВ = л/24^ 32* = 40 (см). По формуле родиуса окружности, описанной около треугольнике Я7 ГЛАВА I. Решение треугольников к = АВ ВС АС 4S АВ^ АС 4 0.5АС ВС> 2BD 40* 25 (см). 2 32 Ответ: 25 см. IJaMc'iTiM, 'ITO эту задачу можно решить и без ]1рименения фо|)му-лы ]>адиус.п о)1исанной окружности. Но такой способ может оказаться болоо олояспым» особенно тогда» когда необходимо обосновать ])асполо-^ жение uoH'i'pa описанной окружности в данном ']'])еугольпмке. € Вопросы т задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 11В. Две ('лч)р(шы 'гроуго-п^вюйй рав1Ш 5 см и 6 ш. Можеу’ .ли )здго)цаль этого треугольника быть равЕОн 10 сх®; 15 см*; 30 см*? 119. С|)слн всех параллелсараммов с задаывымн сторонамк а и д оп5>с-дрлнтс тот, площадь которого наяболыпая. Ответ обоснуйте, 120. Два треугольника описаны около одной окружности. Известно, что iKtpHMOTp первого треугольника меньше, чем периметр второго. Какой из этих треугольнике^ вмеет болыную пленцадь? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 121. Начертите параллелогразен с углом 30® и измерьте его стороны. а) Вычиелвте площадь построенного паралле.юграэоса. б) Ид чертите прямоугольник, сторокьа которого равны сторонам построенного параллелограмма. Во сколько раз площадь пря* моугояьнвка бо.тьше плошалн параллелограмв1а? —^ 122. Начертите остролтольный треугольник, площадь которого равна 12 см^. Начертите тупоугольный треуги.тьник, равновеликий по* строенному остроугольному, так, чтобы построенные треугольники имели общую сторону. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уроьень А 123. Найдите площадь треугольника ЛВС, если: п)АВ~-10, ВС =12, ZB = 30^: б)АВ=АС = 6, ZA = 120®; Н) ЛС = 5>/2, ВС = 8, ZA=100', ZB = 35=. § 5. Применение тригонометрическик функций к нахождению площадей 124. Найдите плошаяь: а) пря моугояьного треугольника с катетом 6v3 см к прилежащим утлом 60^: б) пяраллелогра?сма со сторонами 4 см и 4-73 см и углом 60^; в) прямоугольника с диагональю 12 см и углом между диагона* лями 30*^. —^ 125. Найдите площадь: а) равнобедренного треугольника с боковой стороной 10 сы и углом при основании 75**; б) ромба с п^шметро.м 1бТ2 см и углом 135^; ») к.»пдрата даагоналыо ^ см. 126. Лчоп\адь треуго5ГЫ1ика ЛВО ушш 20 Нйд^д!» <т>рону ВС\ шт Л0 = 572 CMjZ€=45^ *• 127. Ипйд!» угльх параллелограмма со сторонами 3 ом и 12 оолх4 014) площадь рашха 18 см^, 128. Угол при воритинс 1>ат1ободх)01П«>го 'гзхоу1Ч)лы1ик.й рошш <МУ\ Ной* ди.то боковую с'дчхрону '1'реуголг.ннка., <«1ли его п.иощадь равна 36 м^'. 129. Найдите площадь треугольника со стозхонамм: а) 13, 14 и 15; б) J5. 26 и 37; в) 8. 29 и 35; г) 17, 25 и 26. 130. Стороны параллелограмма равны 25 см и 29 см, а одна из диагоналей — 36 см. Найдите площадь параллелограмма. *“)■ 131. Найдите плошадь треугольника со сторонами 5. 5 н б двумя способами. 132. Найдкгге радиусы вписанной и описанной окружностей: а) равнобедренного треугольника с оснешанием 12 см, еслн медиана, проведенная к основанию, равна 8 см; б) треуголышка со сторонами 7 см, 15 см и 20 см. 133. Найдите радиусы вписанной и охшеанноя окружностей треугодь-ника со сторонами 16, 25 и 39. Уровень Б 134. Найдите плошадь треугатьника АВС, если: а) ZA = о, а высоты, проведенные из вершив В в С, соответственно равны 2 hz б) /А = а, = % а высота, проведоштя из веритны В, рав- на 4Q ГЛАВА I. Решение треугольников 135. Иайднте площадь: п) рашюбедроииого треугольника с основанием 8'v/lf см. наимень* iimii Ш1СШМИЙ угол которого равен 60^; Г>) нп|)алли.пограмма о углом 30% если бнссект])иса этого угла дели'!’ c'j'opoHy на отрезки длиной 11 см и 5 ом. маниная от вершины противолежащего угла: н) нр)1моугол1ЛШКа, диагональ icotoi:ioi'0 равн» 30 см и oOpuayci' со ст()))(ш<)й угол 76"^. —^ 136. Найдите площадь: п) ромОп с перимеи’])ом 80 см н отиопюнием углов 3:5; 0) троуго.ш1ика CG сторонами см, 4 (jm м Ы ом. 137. Найдите )шриметр треугольника с плозцадыо 6л/з см* и yivjoM 00", если o'l’opoHw, )11>илежащие к данному углу, o'J'Iiochtcw как 3: 8. 138. 13.ио!цпдз« прямоугольника с диагопалзло 0 с:м ):)пвиа 9\/з ом*. Найдзгге tJTO]>oia.3, х1:ря.мсзуго.лы^икга. 139. Может ли в формуле Герона хотя бы одна нз развостей: р-а, р 5илир-с~ быть отрицательной? Ответ обоснуйте. 140. Найдите наибольшую высоту и радиус вписанной окружности для грсу1х)лм1нка со сторованг: я) 4, 13 н 15; б) 9, 10 и 17; в) 16. 25 и 39. —^ 141. Найдите наименьшую высоту и радиус опш*лш1ой окружности для треугольника со сторонами: а) 10. 17 в 21; б) 20. 34 н 42. 142 (опорная). Площадь опнеанного мвогоуго.1ьннка равна произвел денвю его полупернметра на радиус вовсавной окруясаостн. Докажите. 143. Периметр рлвнобелренного треугодьншеа равен 64 см. а боковая гторонл откосится к оснозгнЕЮ как 5:6. Найдите радиусы вписанной п oniff миной -чкрл'жностег треугодьЕпка. —^ 144. Вы<-4»та треугольника равна 12 см н делит его сторону на отрезки ллиной о i-ч И 9 СМ- Найдите ралиусьг эпнеанвон и описанной окруж-н-> т#*й тречтольника. Уровень В 145. Основания трапеции равны 3 см н 11 см, а диагонали — 13 гм и 15 см. Найдите площадь трапешш. 146. Параллельные стороны тралешш равны 2 см н 6 см, а непараллельные 13 см и 15 см. Найдите площадь трапеции. 147. Точка касания вписанной окружности делит боковую сторону равпобед|м‘нной трапештн на отрезки длиной 9 см и 16 см. Найдите радиус окружности в площадь трапеции. —^ 148. Найдите радиус окружности, описанной около трапеции, в Koropofs боконня сторона равна 40 см, основание — 13 см. а диагональ — 61 см. 40 § 5. Применение тригонометрических функций к нахождению площадей @ ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § б Теооетический мат@оиал 7 класс. § 23 Теоретический материал • вписанная н опясвппая окружности треугольника; • вписанные н описанные м иогоугол ьникв; • вписанные утлы. 8 класс, I). 15Л 8 клт«, § 7 Задачи 149, То'жа О — дей'гр окружностн» огшсашюй около ра»и(»сто)>ошп'1Ч) т] >(!у]'1>лы‘Шка ЛЩ, * а) yjvjbi ЛОВ,, вое и АОС; f>) радиус ок0ЫтоО'т^ если с.трз^ома rpeyi'ojibminKa равна A'Jh ом. ISO', Топк-а. О — дша'р око^ужнос’ги» зшисаншой в равмФС1'1'орош-а1.й т);>о- у) 'альпик. АВС, а) углы мояеду радиусами, лроиодоиными и *j'04kh касиишя: Г>) радиус (жружнос’1'м, если сгорала треугольника paiHia 'tjs см. Задачи для подготовки к контрольной работе № 1 1. П треугольнике АВС AB = S м, ВС - 15 м, ZB = 60°. Лпйднте периметр и площадь треугольника. 2. В треугольнике DEF DE~4 см, ZD-Z0 , ^Е=120^. Нпидите ш>-навсстные стороны тре\тх)льника к радиус окружности, описанной около него. 3. Дан TpeyraibHSK со стор<шамн 13, 20 и 21. а) Докажите, что данный треутольник остроутольньай. б) Найлпте Треугольника. я) Hasiairre нанх^ьшую высоту треугольника. 4. Стороны параллелограмма равны 8v'2 см н 2 см н образуют угол -45ч Найдите зеиьшую диагональ я площадь параллелограмма. 5. Основание разгобедренного тре>тольввка равно 24 см, а проведенная к нему высота — 16 см. Найд*гге радиус окружности, впкеаниок в треугольник. 6. Диагональ, боковая сторона н батьшее основание равнобедренно;! трапеции равны соответственно 40 см, 13 см и 51 ем. Найди'п^ |АПДиус ок1>У>К1юсти, описанной около трапеции. 41 Итоги главы I итоговый ОБЗОР ГЛАВЫ I Тригонометрические функции Тригонометрические тождества TpuzoHOMempUHfCKur тождесл^ва Формулы приагденил sia^a + co8^a= 1 Ддя 0® < a < 90® (а *90-) сова sin (90® - a) = cos a cos(90® — o) = Для 0® < a < 90® ciga^^^ 180®) sino tg(9(r-a) = ctga ctg(90®-a) = tga tga ctga = 1 (a 0=, a90®» a - ISO®) Для 0= < a < ISO® l + tg*a=—(a^90®) C08 a sin(180® - a) = sin a cos(180® -a) = -cosa l+ctg“a = —!— (a;t0®, a;*180®) Hin a №(180®-a)=-tga (a^90°) ctg(180® - a) = -ctga (a^0°, a* 180') 42 Теорема косинусов и ее следствия Квадрат любой стороны треугольника равен сумме квадратов двух других сторон без удвоенного произведения этих сторон на косинус угла между ними: с* = а* + б* - ZabcosC Сладсште Л Сыдсгтгы 2 Н т)>еуго.иы«4КоЛВС со. сторо- Если в т))еугольнкке со сз'оронами а» б» с вы" нами №, Ьу с и углом С мощу полхшетсл нераненстло а/* Н- > с*, то угол С оич)ро)[1ймм а и Ь 0СУ‘рый; если то уг'ол 0 туиой; cosC = 2аЬ если а* -Н 6* = с®, то угол С прямой Теорема синусов Стороны треугольника пропорцновальяы синусам оротяволежашях углов: а Ь с sinA sinB sinC где R — радиус окружности, описанной около треугольника ^3 Г”уГОЛЫ-»ИКОВ Основные задачи на решение треугольников •Jr Iri Формулы площадей iTnozxfadtf mpej/голькика V ^оржупа Герона S = —odsiny, 2 S^^p{p-a){p-b)(p-c), где « и ^ — сторо- 1'де а, 6, с — стороны HW треугрльнил<й, треугольника, Y “ угол между р с — шл>шоримет]> етми <к Площадь параллелограмма S = oteiny, гдеакЬ — стороны параллелограмма, у — угол между ними i / л Площадь выпуклого четырехугольника S=—d,i^amY. £к где d,^ d, — диагонали четырехугольника. ■т треугольников Окончание таблицы /1м V4II у'-- КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ к ГЛАВЕ I 1. Дайте определение синуса, косииуса и тажчтсв у1'лов от 0^' до IHO". 2. Запнижте формулы принеденил для углои 9()''-о( и 180®-а. 3. Сформули1^уЙте и докалсите теорему косинусов. 4. С(рормулнруЙ'1'е следствия теоремы косинусов. 5. С(1)орму.чируйте и докажите теорему синусов. 6. Опишите основные алгоритмы решения т])еуголытков. 7. Запишите 4н)рмулы площади произвольнш’о *17)еугольника. 8. Запнпштс (рормул!»! п.лощадн происво.лы10го парпллелог])амма. 9. Зппицште (])0|)мулы радиусов вггасанной и описапной окружпос'1Ч}Й треугольпикя. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ J . 151. Основание (ювнобслренного треугольника равно A-J2 см, а медиана, проведенная к боковой стороне» равна 5 см. Найдите боковую ст<фону треугольника. 152. Найдите диагонали параллелограм>1а, п.ющаль которого равна 14 >/з м\ я стороны - 4 м и 7 м. 153. Точка D лежит ва оснстаннн АС равяобелренЕШЧ} треугольника ЛВС. Докажите, что радиусы о^фужнвстей. описанньгх около тре-угатьянков ABD и DBC, равны. 154. Докажите теорему синусов методом площадей. 155. Докажите с помощью теоремы синусов теорему о свойстве биссектрисы треугольника. 156. Решите треугольник АВС, если ZA=a, ZB = p, а радиус окружности, описанной около треугольника, равен В. 157 (опорная). Если два треугольника имеют по равному углу, то отношение площадей этих треугольников равно отношеиню пропаведеннй сторон, образующих равные углы. Докажите. 158. Найдите площадь треугольника, в котором биссектриса угла, равного 120^ делит противолежащую сторону на отрезки длиной 21 гм н 33 см. 159. Две стороны треуго-льника равны S\'2 см в Т см, а его площадь — 28 см^. Найдите третью стсфону. 160. Какая из вершин разностороннего треугольника является ближайшей к центр>* вписанной в него окружности? Ответ обоснуйте. 47 Г'^ЛВА I. Решеми! треугольников 161. Площадь. 1)«1шобедреиного треугольника равна 192 а радиус шшспиной окружности — б ем. Найдите стороны треугольника, если его осмоиамие нм 4 см больше боковой стороны. 162. О(;иоиания равнобедренной транецнн равны 22 см н 42 ом. и бо-icoiiaji сторона - 26 см. Найдите радиус окружности, описанной около трмнодии. Задачи повышенной сложности 163. Мед|Ц1Ны A/V и. ЛМ треугольника ЛВС не]>ес('каю'1'0л и 'j'ohko О. н))нчс)М ЛЛ' “ 6. ВА^ = 9, ЛЛОВ - 30*^. Найдите нло).н.пдь треугольника АВС. 164. В Tj>oyj4),?jbxjHKo ЛВС /^^4=76^ ЛВ = 3., ЛСп1>/б , ЗЛа стороне В(' отменеин точка М так» 4'i*o 2^ВЛМ ™ fJO'*. Прямая ЛМ норесекаот (>к^;>ужность, онжщушую огШ.& '1ре,у1Ч)Льш«<а АВС, в точке N, ие (кнша* да1он|(1Й с ’j’OHKoW А. Иайдш’о 165 (опорная). Длина бнссектрнсы треу1т>лы1ика вычнсляется 26с cos * по формуле I, *s-----где I — ^cceterpnea. проведенная к сто* 6+с роно о-, а — угоя между сгоронамн Ь н с. Докажите- 166. В я>гугпльняке со стороной 26 см меднапы. 1Л)оведсш1ые к двум дру as) r^ ujKmaM. равны 15 см и 30 см. Найдите длину третьей медианы. 167. С тороны выпутсюго четырехугольника с площадью S последовательно равны о» 6» с к cf. Докажите, что (o6-+rdK 2 168. Док * :пте формулу плошглк зписанного четырехугольниха (фор-V .. Брл''S=-v(p-a)(p-oMp-cK>“<^)» где а, &, с и J — :оро*ь 'г^р*?Ачтатьннгсг- р — ето патупериметр. 169. Докажите, что для высот и треугольника н радиуса г 1111 впис. мнои окружвоств вьшатняется соотношение — ------. г Л. к 170. Центр окружности, вписанной в прямоутольвый треугольник, >,1И ^^^'n ОТ КОНЦОВ гипотенузы на 7 см н 5ч^ см. Найдите радиух винсаипой окружности. 171. Длины двух сторон треугольника равны о и 6. Биссектрисы углов при третьей стороне при пересечении образуют угол 16о^ Найдите площадь треугольника. 172. В трппецни с основаниями а и 6 (а < £>} диагонали взаимно перпендикулярны, а угол между продолжениями боковых сторон равен 45\ Найдите высоту трапец>ш. 48 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА : ДО Х\ - 3. •г:./'с-?м€т:)ия как ..л.--'-;).-/ v^.Tv’Hana почти ’/-'лнюнигельно эдн\ пре О;.- г.г, р-ii C'H.v* Треугольников и это не удивительно. вед(- п.-требнос архитектуры и астро^юмии, геодезии и мореплавания делали проблему поис.ка неизвестных 'ор:..-- И ,с;''.з торугольникз в “ооцегго прс;« Зода**^ гоорема кокТ’нусов фактически была доказана уже во Бшрой и1иге Начал» Евклида, где обоСчцается теорема Пиф.пора и приводятся формулы для вычисления квад рата <-’ороны произвольного треугсльмика. Математики Алс1С( андрмм, Д|;)С’Вией Индии. cT|:)ai t Ближ1 lei о и (.pcvTi-iei о [^оаока чакже использовали подобные (|>ормулы. Однако 1то?|;)Ыл(М четко (:(1)ормуяировал теорему косинусов в 1!>79 г. I (|>раицуз(;кий математик Франсуа Виет (1!>^0—160-0. Совре-I мемный вид эта теорема приобрела в 1В01 г. в |:)а6оте дру-' г ого (|>ранцузс:кого ученого — Лазара Карно (17!>3"-1й?.3). .■:1мачительио позже теоремы косинусов была открыта 'юорема гину<.01н. Дело в том, что математики древ-I них времен сводили решение произвольных треугольников к решению прямоугольных треугольников, поэтому теорема синусов им была не нужна. Эту теорему лишь в XI в. доказал апроном из Хорезма Аль-Беруни, Начиная I XVI в теорему синусов используют и европейские геоме1|»ы, а в 1801 г. французский математик Ж. Л. Ла- у }t .• -)»; , .4 • -la J > .* ' И и дС'Ртг-; •*л ''.'d 1ч- •-'г'зел ее ^'з '-гоое*-*э* -с.и»".г)в ~СгЕГ'?^ь'1Я фтсм.лсл 'epoi-'b Геро^а ^■■-“'сандрийч'-о; .tssec--дзже 'одь* е*" ‘. <изни че I'lTartOB* - • Ч- л. Лагранж || ■ С*“ ~С Эг..* "а “ .'г-Т'е- в частно':",-! ди:-"тры — приборы --.е -fi'-r.a..- 'epc-'.-vr-xa-.'* . v-sTTKCS : /-t" . • , 3 »’r г “СТ-^СИ T ‘Ч ■ '. r,, "er ЗЫМ эту фор'.',г., з знаменитый Архимед. ЗЙШ г- 8ь-:*-:-л Герои /3^ ГЛАВА I. Решение треугольников О ТЕМАТИКА СООБЩЕНИЙ И РЕФЕРАТОВ К ГЛАВЕ I 1. Метрические соотношения в произвольно>5 треугольнике. 2. Mo’j'])H4(jCKHe соотношения » 11))оизз«)льнам чоты])ехуз*’0.чьнике (ч'оо-|)ома косинусов» соотношоиме В]>ег1инайде))а). Площади че'1'ырсх- У)Ч)ДЬИИК(ЗИ. 3. TcopoMfi П'З’олсмоя. Первые rpHroijOMe'rpHHCtCKHe 'з'аблицы. А. ]1).>пктические зидачн на реиюине треугольников. РЕКОМЕНДОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. r.'iefiyep, I’. J'l. Пк:.тория мапяимгики п школе. VI]-—УШ классы: Пособие для учителей [Текст] Г. И. Глейзер. — М. : Просвещение, 19В2. — 240 с. 2. Конфорович А. Г. Вгзнгчв! математичш задач] (Текст] / А. Г. Кон-фсфович. — К. : Факт, 2000. — 189 с- 3. Кутан1р, I. А. Повернеазя втрачепш reoverpil (Текст] / I. А. Куш-Н1р. — К. : Факт» 2000. — 280 с, (Серхя «Математнчн! обри Укрп-1ми»). 4. Матсматичиа хрестомат1я для в—8 клас1в. Т. 1 [Текст], — К. : Рад. шк., 1968. 320 с. 5. Математична хрестомат]я для старших клаеЛп. Геометр1я. Т, 2 (Текст] Упоряд. Л. В. Кованцова. — К. : Рад. шк., 1969. — 883 с. 6. Перельман, Я. И. Занимательная геометрия [Текст] / Я. И. Перельман : ooi ред. 5. А. Кордемского. — М. : Фнзматгиз, 1959. — 302 с- 7. Понарин. Я. П. Планиметрия, преобразования плоскости. Т. 1 [Текст] Я. П. Покарин. — М. : МПНМО. 2004. 8. Прасолов. В. В. Задачи по планиметрии. Ч. 1 [Текст] В. В. Прасо-.кл, — Изд. 2*е, пер^>аб. и доп. — М. : Наука ; Гл. ред. физ.-ыат. лит., 1986. — 320 с. — (Б-ка мат. кружка). 9. Прасолов, В. В. Задачи по планиметрии. Ч. 2 [Текст] / В. В. Прасолов. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.; Наука. Гл. ред. фнз.-мат. .'1ИТ., 1986. — 240 с. — (Б-ка мат. кружка). 10. Интернет-библиотека МЦНМО. https://ilib.mirror0.mccme.ru/ 11. Сайт видавництва «Ранок*. https://www.raiiok.com.ua А м V. |?|1 § б. Вписанная описа^ :зя ' окружности правильного * но-о'.'гопьн г<а § 7. Длина окружное!; и площадь кр'/гз Геометрия — наше великое творение* которое нас сазпгх мхватывает. Ле Корбюзье, французский архитектор Фигуры, имеющие равные стороны и углы, издавна занорпжива* ли человека совершенством формы и таинственностью, кото^шя всегда сопутствует совершенству. Такие фигуры обожествляли, приписывая им млгичсские н даже делебные свойства. Многоугольники с равными сторонами II углами ухфашалн фамильные гербы средневековых ведь* мож. становились символами тайных обществ, а исследованию свойств этих многоугольникоз гюсзящали свои работы BCvinnaAmHe математики прошлого. Мwy'joHMC правтаьиых многоуголх>)-П4)«)в жфазрэ>шзи> («шмано о ДЛИ1СЫ даружноезд я площади к-рухчи. Шдмром одной м» K,.wm!(!M400Kw>: задачу; геометрии о\гву*аотся задача o'^J<.вRД):)a*J'ypo кру* га лоогрооиие l«^a^ф^йтa, ллющадь к-ото];юго равна площади данного круг'л. М хотя тпош<щ^т)(уп> такого шн^троения о, помохиью циркуля и липойки уже давно доказана, вы|>ал?.енио <<кнадрату1>а круга» и с.огодмя упоофобляеи'оа для ха))аю'ористжох крпй)1е оложнь1Х задан, но нмоюгцих рсвионня. H|)(>uocco дальнейшего научения гоомотрии опонсч’па нра)1ильиых многоугольников помог>~ раскрыть секреты одного из ннтереснейптх гоомотрических 1треобразовш.шй — симмет1)ии. А со временем, рассмат^ ришт (|)игуры в npocTpiaHCTae, вы познакомитесь п т]>ехмер>1ым анало-1ЮМ правильных многоугольников — правильными многогранниками. Вписанная и описанная окружности правильного многоугольника 6.1. Определение правильного многоугольника. Существование вписанной и описанной окружностей Вы уже иеоднок.ра'пю «ст1)е'шдись с мхюго* угольн^№аМй> м к.(>’1Ч>))ыз! пос сторотш с тир- гоу1ч>льнякамш, и ]<очч>1)ых углы равны. Коли оба ати оюйс^гва л)л«оу'4‘("лч*ушг п M)xtii)4)yi4>дыдасе одиовро-теыно. таксой мнотуголыаик арлиилышм. ". -q iq - Правильным многоугольником называется выпуклый многоугольник, в котором все стороны равны и все углы равны. Уже нзвестнымл вам видами правильных мно-гоугольннхог являются равиосторовниб треугольник (рис. 24, а) в квадрат (рис. 24. На рис. 24 наобра-жены также правильный пятиугальник (рис. 24. в) и правнлг^ый шестиугольник (рис. 24, г). Поснодьку сумма углта въшуклого п-угольника равна 180^72 — 2). величина утла а, правильного ллтольиика вычисляется по формтле: «-2 а_ = 180=. Рис. 24. Правплыпл* многоугольники Напоэсннм, что многоугольник является вписанным 3 <жружность, если все ах> вершины лежвт на этой окружности; многоугольник является описанным около окружности, если все его стороны касаются этой окружности. Теорема (овписанной и описанной окружностях правильного многоугольника) Около любого правильного многоугольника можно описать окружность, и в любой правильный многоугольник можно вписать окружность, причем центры Описанной и вписанной окружностей совпадают. 53 Рис. к доитяитш.' СГЛУ I'OOptfMM о ШЛА» сайкой II ointcKiiiioA окружностях нроннль Hoi'o миотупхмыткп □ Пусть Л, В. С и D — ши:ледонательм)*1С всри.тны правильного миогоугольпикп (рис. Й5). Пpoвeдc^^ бисссктрнсзл углов А и В. Оми по-росекаются в некоторой точке О (оО’злюнмм'о пслкгму). JJ Треугольник АОВ нвлжг]'ся ршшоболр^-^^пьш с оспошгтт АВ, иоскольку /.()АВ-Л)ВЛ^^— , где о: — угол данного миогоуголышкп. Соодипмм точки О йг С. Tpeyj4).ijj>HHKM АОВ и. ОСЯ? ]:>н»мы пр первому приуз.зазсу: у них С1Т(,)1)ома ОВ обзиая* как. стороны ар«вн.«):.но)Ч> многоуз’ольмикд» (t /Л)ВС =i пооколысу НО — Оиссоктрис^п угла АВС. ПгаК, треугольник СОВ щююбещтигыи с оезюваннем СВ, АОСВ - АОВС - — , т. е. СО — 2 бвссектрнса угла BCD. Продолжая рассуждап. лмадогнчвым образом, легко убедиться, что все трсушльпикн с вер-шмна^ Оу основаниями которых anxioOTCH стороны данного правильного мяогоугодьннхя. равнобедренные н равные. Отсюда следует, *гго вое вершив ны данного зшогоугольннка лежат на окружности с центром О, радиус которой равен боковым сторонам этих треугольников. Кроме ^ого. все стороны данного зшагоугольнкке к ^сакгггч -глг*-лА окружности с пестром О. радиус которой равен высотам этих треугольникгз. проведоннг :ч '* верпшнь. О. Теорема доказана. ■ Нетрудно убедЕтыя, тгс ттравильный .многоугольник имеет единственную вписанную н «дпкетзеЕнуго опнеанную окрлокЕг- гг злокажя^г^ это самостоятельно). Точку, которая яолягтея общим центром этих окружностей, шшывакг* центром цравн.тьЕого многотголышка. Центральным углом правильного многоугольника нэзыеаетсч угол, под «:огоргм сторг : этого мгюго угольника видна из его центра ЧЛ § 6. Вписанная и описанная окружности правильного многоугольника Тг1К, на рис. 25 углы ЛОВ, ВОС, СОВ... — центральные углы правильного многоугольника. Очевидно. что центральный угол правильного п-уголь-3<>0 ника равен------. О Л' Рис. 26. К локл»пт<>льсп1у формул раднуспи вин-сапной н 01ШС8Н110Л окружностей п|Ш1111ль* нот Л‘уголы1ИКп 6.2. Формулы радиусов вписанной и описанной окружностей правильного многоугольника Радиусы В1тсаш10й и опис;П)твй ок.)?уж1шстой аравЮ1Ьда?0 уг.-угольнмзса мб^»)а-к); тхй.ш.^ »нпи длину его (iTopoHW и число п. Теорема (формулы радиусои нписаниой и опм-саниой окружностей правильного п.-угольника) Для правильного л-угольника радиусы вписанной и описанной окружностей вычисляются по формулам г=----К = - "■ 2tg 180 2si„ где г — радиус вписанной окружности; Я — радиус описанной окружности; — сторона п-угольника. Доказательство □ Пусть О — центр правильного л угольника со стороной л и в — соседние вершины этого л ~у год *чК ц кя (рис. 26). Тогда в рагн^^бедрениои треугатьнйне АОВ бою^ьхе стороньг ОЛ и ОВ радиусы опнеанаон окружности, е высота ОС радиус впнеанной окружности данного л-угольянка. Поскатьку высота является также биссектрисой й медианой треугольника АОВ и центральный угол АОВ равен , то в т1)с^тол1|Нике ОСЯ гС = 90% СВ = -АВ=*‘ Отсюда 2 г=ОС = 2 СВ tffZCOB , Z.COB = - г ЛО В = — 2 и. 2t« 180' Я = ОЯ = - sin-^СОЯ Теорема доказана. ■ 2sin 180^ ГЛАвЛ И Проьипьиыс многоугольники Рис. 27 [См. тлкжс с, 57] 56 Следствие Для правильного /г-угольника со сюроной при л = 3. А, 6 радиусы вписанной и описанной окружностей вычисляются по следуюи^им формулам: п г 3 _Sl_ 4 2 (> Cf'.. 2 u Дейс’Г»)аго’«>.чд>яо. пратл4.иьмо)ч> (]>ai»4ocropo«f' него) треугокльника (л-=3): ^_____-_Ь- д- д. - , г=- 18СГ 2tg 2в11> 3 3 ДЛЯ правильного четырехугольника (квадрата) (л-4); г=- Д = J_____ 180= 2 « . 180* 2te ^ 2аап 4 4 ДЛЯ правильного шестнугодьнвка (л^^О): д, 180= 2 2^ 2sin 180= Зод(ь«а Площадь квадрата, описанного около окружности, ровно 4S см*. Найдите площадь рсвностороннепо тре* уголь№>9ка, вписанного з ту же окружность. Решение Пусть около окружности описан квадрат с площо-ДЬЮ S=4S см^ (рис 27 а) Тогда сторона кводро- та о. =v43 =4v3 (см). Из формулы имеем r*2v^ (см). Найденный радиус г является радиусом описонной окружности R для равностороннего треугольника (рис. 27. б), площодь которого необходимо ^ b. цпи(«1ииаи и описанная окружности правильного многоугольника Рис. 27 |Окомч||1)М<{| НОЙТИ. Поскольку то Qj " ftv^. откудо Oj с Z\f§ -Jz =Ь (см). По формуле площади равностороинс|'о треугольника S е ° имеем S = ~—^ ^ 9^/3 (сл^*'). А 4 Ответ: см^. Йаадетнй5, ^гго и том случае, когда и задамо речь идет о вписанном н олисампом 111>лииль' хюых «-уголышк-.ах, во изболсапие недоразумений с формуЛ'. очч)розпа атнх. )Ь'у)}омыт‘' коя Л5ОЛСВ0 обозначать а, » /).. еоогяетотяеино. Рмс 28. FlocTpoemie ораямльного тесте-угадьиекд Рис. 29. П<>строин111> впиа»нного Kiui;iparn 6.3. Построение правильных многоугольников Рассмотрим способы построелня некоторых правильных мжхгоугачьяиков с помощью циркуля н линейки. Вы уже умеете строить правильный (раввостг^нний) трехтатьнш: н квадрат. Для построения др>1 вх видов правильных многоугатьлнков часто нсЕользунуг сяхвеанную окружность. Посгронэс правильный шестиу1ххдьяик оо стороны! О- Поскатьку стс^юаа такого шестпутальнш* равна радиусу опнеаннон окружности, построй:: сначала окружность радиуса а и отметим ва HtK произво-TEsyio точку (рис. 28). Затем вз нее как вз центра такЕМ же радиуссш а проведем дугу н на ее пересечении с построенной сжружвостью обознпчзг' точку /Ц. Пос.тедозательво откладывая такие дуп1. получим точки .4,, и А^ и пскхдедежательпо соедш1Ш5 их отрезками. Вообще, для построения правильного эпи санного многоугольника достаточно построить егг> централ1^ый угол. Например, для квадрата он ри-вен 90 л значит, если провести через центр okp>tkho сти две взаимно перпендикулярные прямые, то они пересек\т дакнуто окружность в верши1шх пписанногг! квадрата (рис, 29). 57 ГЛАВА II. Правильные многоугольники Рмс. 30. нш^отпюлч) 2ду1Ч>.>1ь)ш КП Рис 31. Ишгг|)<я*ни« п|итильгш1У> ОГ1НСН1ШПГО Tj**-y: плышк;| Если в окружность вписан правильный т-угольнлк то нетрудно построить ирааиль* ныё вписанный 2л угольник. Для этого достаточно разделить хорды (а следовательно, и соответствующие дуги) пополам (рис. 30, а). На рис. 30, б показано, как, имея вписанный квадрат, построить правильный вписанный вось-ннугольвнк. применяя этот способ, можно затем построить правильный 16-угольник, 32-угольник п вообще правильный 2*->тольннк, гле к — любое штуралы-юе 4Wго от4(^пи<ич) ЩШ& дост(п’0чно ирожади каси'На5|ьпые и окруятооу'и в вершшшх праш4.ч]>нс))'() впмсашюго На 31 до!«й»анОу з<ак. 'тзш)^ обрйзозч нос/гроить правильный опнсаньый Призшденные примеры 1юкаа)>1ваю'л', что мпо-з'ие зшды )1)>авильн)>1Х мпогоугольнтссш можпо ж>* СТрОИ'З'Ъ с ПОМОЩЬЗО Ш4р)сулл м линойкн. Одншсо не все правильные мнотоутолышки допускают такое построение. Например, доказано, что с помощью циркуля и линейки можно построить правильный 17’уг()льынк, но нельзя построить правильный секнуголъннк. Вопросы и задачи УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Т73. Является ли правильным многоугольником равяобелренвыд прямоугольный треугсоьншс; решб с углом 60~; прямоугольник с неравными сторонами? Почеху? 174. Верно лк, что: л) если 3 треугольнике все лтлы равны, то он является правильным; если 3 чеплрезутольнике все углы равны, то он является правильным? 175, Сумма углов празшльного многоугольника равна 180^ Какова градусная мера угла зто1Ч> многоугольника? '5Й § 6. Вписанная и описанная окружности пра8Ш1ьмог> жогсг 176. Могут ли биссектрисы углов правильншх) лшогоугольника н се-рединныс гкфиондикуляры к его сторонам iiepcctJKa'J bwi в двух рм.'пгых точках? Почему? 177. Сколько углов )1меет правильный многоугольник, в котором: я) 1>ндиус описанной окружности в 2 раза больше радиуса впн-cainioii сжружног.ти; б) сто])она равна pimi5>'cy описанной шсружности? OnHH.urj'o, как, имея нзобрлжоиие правилзлкич) 18-у1'о.иы1нка, 178. 1Ю(>'1‘ром'п» лрав)АЛ1>ш>зй д^вяжуголышк; п)>и)}илз>ный ЗС-уголымис. 179. rJo(;'j'j)0^'J'0 П)>авил)>иый шестиугольник ABCDEP. а) Лроводите цтштшЛи» Опредалито ИЯ которые эта диагональ делит данный шесткугольннк. б) Проведите диагонали ЛС и ЛЛ\ 011]м!даннте вид о6раз<^вазшнхся TIWyrOulbHHKOB- 180. Постройте праввльвый треугольник и вырежьте его из бумаги. Срежьте углы треупшьниха так, чтобы иолучился правильный шести* угольник. В каком отвошенвв точки среза делят стороны треугольанка? ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 181. Определите количество сторон праввльного многоугольннка. центральный угол которого равен: а) 90^; т 72т в» 20 , 182. НьГ|длте углы аравн.тьного /г-упхтьннка. если: а) л = 5: б) л = 6: в) л = 10. 183. Опредед|т количество сторон правяльво£х> асногоугольннка. в ко* то1К>м: а) цептр&льимГ! угол равен 30 : б) сумма углов равно 18004 184. Докажите, что диагональ правильного пятиугольника параллельна одной из его сторон. 185. Доклжито, что наибольшая диагональ правильного шестиу(Х)ль-нпка делит его на две трапешш. 186. Найдите радиус окружности: а) пиисанноЙ и правильный треугольник со стороной 8>Уз см; б) описанной около квадрата с площадью 16 см^; в) ппнсйнпой в пра8н.тьный шестиугольник с периметром ЗбТз см. t;o 187. Найлите: а) площадь равностороннего треугольника, около которот описана окружность радиуса 2 см; б) диагональ квадрата, а который вписана окружность радиуса >/2 см; в) периметр правильного шестиугольника, около которого описана окружность диаметром 8 см. 188. Заполн1гге таблид>' формул для вычисления стороны а^, радиуса Н оиисшшой (жружлости н радиуса г винсаанои окружности для щмшильнот л-угольннка. п R чс1>оз гчерез а, через К через г Я через г г через Я S 4 Оочоми© иапшьшАка ммоет форму прмишльиого '1'роугольника 00 (t'j'opoi-хой 8 см. долмгсон ммн1^ма.пьный диамо'х’р Kpyivjoro MO'j‘ii.u.uM']0(SKoro с'гермкнл, и« котор<»ч> ]4jjro'j‘0B.uaK)'J’ иапильншс? 190, Поперечное еоченио деревянного бруска — квадрат с диш’оналыо (;л5, Пайди[те назйболыний ;щаметр круглозч) с’х'ержня. лсо')‘орый молено выточить из такого бруска. 191, Постройте правильный шестиугольник с периметром 12 см. Вычислите площадь построенного шестиугольника. 192, BimuJHTe квадрат в окружность радиуса 3 см. С помощью вписанного квадрата постройте правильный восьмиугольник, вписанный в данную окружность. 193. Докажите, что внешний угол правильного многоугольника р>авев его центральному углу. 194. Определите катгчество сторон правильного мнотоуголъвяка. углы которого равны; а) 120'; б) 108 ; в) 150% 195. Найдите: а) перпз«етр прг^льного многоугольника со стороной 5 см и внутренним утлом 144’; б) сторону правильного многоугачьника. периметр которого равен 48 см. 9 внутренний угол в 3 раза больше знетнего. 196. Докплсите, что середины сторон правш.иыюго //-угольщика являются вершинами другого прввильно/Ч) //-уголытка. 60 197. Д(ясаж11тс, что вершины правильного 2/)-угольннка, иаятыс че))ез одну. явля1от(и1 вершинами правильного /(-угольника. 198. Нмйдите: а) млопдадь прави.чьного шестиуз’олышкп. внисгшного в окружность, если площадь квадрата, шшсаипого око.'ю этой окружно-(!тн, 1)ашш М см^; 0) плондйдь квадрата, описанного около ок|,)ужности, если н.ио* 1Цадь нрошльиого треугольника, вписанного в o'l'y окру>зс1ЮС’('Ь, ]/иш-ш Ол/iF в) ]>адмус окружности, описанной около нрпвн.чьши'о швстиу)'о.ч1>' ника, ес.чи радиус окружности, юзнсанной в аточ' ihcc’J'h* уз'олышк., ранен Ыв <т.-, 199. Найдите: а) ]1.лон|адь квадрата, вш«санзйозч) в окруж-жхпч.^ если илозпад»> нронильного шестиугольника, вписанного в эту окружносп», ])тжл бУз сы^ б) плшнадь правильного треугольника, описанного около окруж-но1:ти, если площадь квадрата, описанного около этой окружности, равна 36- ск*; в) ]Н1Диусы опнсанЕон и вписанной окружиостой^ равностороннего треугольника, если разность этих радиусов равна 3 с,м. 200. Заподнше таблицу фс^мул для зычнсления плонщли S правнль-того л-угольннкд со сторошж раднусои R опвсанпоб о1Ч)ужности и радиусом г вписанной окружностиг. " I 5 через 5черезЯ S чере-’ f 3 ' 4 I 201. Докдж1гге, что середннньге перпендикуляры к любым двум сторонам правильного многоутатьннка пересекаются или совпадают. 202. Докажите, что прямые, на которых лежат биссектрисы двух лю-бых углов правильного многоугольника, пересекаются или совпадают. 203. Постройте окр>ткность раллуса 3 см. Для данной окружности построГгге правильные вписанный н отшсаннын шестиугольники н вычислите отношение их площадей. Зависит ли это отношение от длины радзгуса данной окружности? 204. Впишите в окружность прави.1ьргып восььп!\тольник. Вычислите его площадь, если радиус окружности равен R. 61 I ЛЛЬА i1. Пра«ипь1;1ые многоугольники Уровень В -> 205. Разность внешни^ углов двух прлвпльных многоугольников [юв-иа 24% а разность сумм всех внутренних углов этих миотугольников |)а»ил 720'’. Определите количество сторон каждого многоу1’ол1.нпкн. 206. Опрелолптс количество сторон правильного мно1ч>уголы1т<а, (!сли: а) сумма четырех его внутренних углов на 240'" больше суммы остальных углов; б) сумма четырех внутренних и двух внешних его yivioH равна 676% 207. Правильный треугольник, квадра*!’ и ирави.чьный шестиугольник имеют одинаковые периметры. Иайдите отиошепие их н,1К)ш,ад(5Й, 208. Прави.чьныЙ треугольинк, квадрат и П)>авильный шестиуголып1к гшисжп>1 в одну окруяоюсл’ь. Haii/uiTc о'пюнгение их н,пощадой. 209. Докажи'1'с (1)ормулу зависимо(гп1 стороны п]дишл*»но]*о вписан-Н01ч> 2п-уголы1шса от радиуса Н оиноаниой окружности и стороны правнльшич) шжсаиного п-угольннка {форм^/лу у&еоепия числа сторон правильного вписаиного многоугольника): «а- Пользуясь этой формулой, выразите через R стороны правильного вписанного восьмиугольника и двенаддатнуголышка. 210. Впишите в окружность данного радиуса R правильный десятиугольник. а) Докажите, что стчфона пост|:)оенного десятнугальникд и радиус Я окружности относятся U «золотом сечении*. б) Впишите в данную окружность правильным пятиу»х>41ьннк. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 7 Теоретический материал 7 к S Ю • окружность и круг; I. • вписпнмыо углы; • noHJmfp площадей. Задачи 211. Два угла треугольника равны 15' н 85% Навдвте центральные углы, пол KOTopbZMH сттфоны данного треугатьника видны из центра <шпсакЕол окружности. 212. Две стороны треугольника равш 6 см и 8 см, а его плоищль — 24 см*. Найдите радиусы описанной и вписанной окружностей треугольника. S KJmcc, I 7, 16 62 § 7. Длина окружности и площадь круга 7.1. Длина окружности и дуги окружности Получить аагляс^ное представление о длине окружности доноль* но просто — для этого достаточно, например, вообразить, что окружность “ это металлический обру'ч, который можно разрезать в произвольной точке А я распрямить (рис, 32). Получим отрезок АЛ,, длина которого и является длиной окружности. Рис 33. К определению Л.ТН1Ш окружности Рис. 32. Наглядное 11))уд<п'а)аонно о /ишш* окружи ос^ти Сформу.1шр<шйч‘ь строгое олредолшшо Ajjwijbj о^^ружлюсти н№Уи.']'сдьно с,л(ш»хо0. l?mvmyypx^ ню-следовательность вписанных в окружность ирапиль-кых п-угольников. Периметр любого иа н**х может счз*п»ться приближенным значением длины окружности (рис. 33). При неограпнчеином возряотапии числа л такие л-угольники все ближе •прилегоют# к окружности, а их периметры все меньше отличаются от длины окружности. Итак. ооределн.м длину окружности как величину, к которой стремятся периметры правильных л-уголъннков, вписанных в данную окруясность, при неограниченном возраставш! числа п. Прежде чем представить формулу длины озфужносги. сфорзеулнруем важную вспомогательную теорему. Теорема (об отношении длины окружности к ее диаметру) Отношение длины окружности к ее диаметру не зависит от окружности, т. е. это отношение одно и то же для любых двух окружностей. 63 ГЛАВА М П;м1Виоьиые многоугольники Доказательство этой теоремы выходит за рамки школьного курса гсомотрнн. Поэтому пртведем лишь обиот^) схему рассуждений, на которых оно основывается (полное доказательство приводится в Приложен ин 1). PaccMiJTpsiM яве окружности с радиусами Я' и /Г' и вписанные в них правильные л-угольннкн с периметрами Я/ и Р\ Поскольку 18СГ „ Я' и: рг ,, . 180^ Р. = па, = /1-2каш----, то — л я л ■ 2Я* sin л 2Л"Ып 7i5r=^.откуда При нео1'раввп€нном возрвстанин п периметры /1'угольии- к.о)з Ж) ол]:юдилешш од'рсм.я';‘о« к. ддмнй»? ооо'ПК';'гсд‘«у1ох),\их. (ЯфужнО” стой (У и О". уйшо'иииз обе части иосдодного )>азз(шст»н на имоом —^ = чача, и уг1ИфЖД1Н-;'гся ’гооромой. 27tf 2./? Так-мп обртаоЗжт. для всох окружмостой отношоино длины ок.руж.Ш)(1ТН ч дк=ам&а>1>у является иост.ояшзым чиолох^к. Это чн<1л<> )11)из)яач) оГиашачать грочоской бук-вой л (чмтаотоя а Доказано, что л — иррацнонлльнос 'шоло, аначенне которое 1>пн-1К) 3,1-115.... Великий Г1>еческий ученый А]>химед в III в. до н.э. уста- 22 ноиил, что рациональное число — является приближенным значением 7 числа д с точностью до сотых. Для практических вычнедений обычно 1!спользук>т значение “» 3-14. Итак, хтнна окружвостн радиуса R вычисляется по формуле С=2хЯ. Рис. 34. Дуг» оиружио-сги С! г)И1Дус110Й м«|.1ой и Вычислим Х1ину / дуги окружности с градусной мерой а (рис. 34). Поскольку длина окружности равна 2хЯ, то длина дуги с градусной мерой Г 2хЛ хЙ составляет ----- т. е, •— * ЗбО 180 Патгоэсу длина дуги окружности с градус-вон мерой а вычисляется по формуле хЛ 180 U, М Рис 35. К 1ГЯЮ форчули плошадк |Ср>та § 7. Длина окружности и площс1ДЬ круга 7.2. Площадь круга и его частей Напомним, что понятие пяощйди было определено в курсе I'eoMCTjHiii 8 класса лишь для многоугольников. Д.чя определоння площади Kpyi^a проведем рассулсдеиия, атнлогичтяе тем, с noMonp.io которых определялась длина ок]>уж.пости. Итак, площадью круга, ограни'зешюго данной окружностью» будем считать неличину, к которой ст]>еми*тя плоп^адь правн.чьного з^угольпик-а, вии" санноз'о в данную о]<ру»снос'гь, при иеог]>аниче)1ном возрастании числа п. То о р е м а (формула плои^адм круга) Площадь круга радиуса R В1>1чмсляетс5! по формуле S = tjr\ Как и в случае с длиной окружности, доклав* тельство зтол теоремы выходит за рамки школьного курса геометрии, поэтому снова приведем лишь общую схему рассуждений (полное доказательство приводится? 3 Приложении I). Вившем в данную окружность радиуса Я празнльнын п-угадьник со стороной и в этот п-угольник впишем еще одну окружность радиуса (рис. 35). Тогда i .. _ 11 S -ь-ч гае — пернхетр л-угольняка. Из пряэвоугатьного тре\*гатьника А^ОВ вмеем г. =Ясо5 лрооь п iSO . При неогравичеявом воэрастаыпи л значение cos- стремится к нулю, 180= следовательно. стремится к cosO% Korit^ufi ра- п вен едкниде, С другой стороны, при возрастании л вписанная окружность «приближается» к описанной, — к Й, а периметр вписанного /г-угольшг ка — к длине С данной окружности. Итак, при веогранвченном возрастании п имеем 5=-СЯ = -2аЯ Л=:дЯ*. 2 2 ГЛАВА И. Правильные многоугольники Зсдоча Длино окружности равна 12я с«. Найдите площадь к.руга, ограниченного данной окружностью. Решение Поскольку длина окружности ровно то по условию 12п. откудо R = 6 см — радиус Данией окружности Следовательно, по формуле 5 = иА^еем S = к ■ 6^ = Збн (смО- Ответ Збя см'. Зодоча Какой должна Ьть дубина прохода, чтобы сделать из него окружность* которол ограничивает пяоищдь т^-7 Решение Поскольку площадь круга* равно то по yciioBMio wR^ '-'lf)'^. Учитьлшя, гг что п , и/леем W [¥м 1т‘У / (слО — радиус данной окружно- сти. Пойдем длину I прб15ода по формуле С«- Ответ; »44 см. .0(0 (ОО, Сектор - от лзтинско- п: *сектор^^ - ретец Сепеент - о: пат;^< ского •сегмектум» — Заметим, ^ito п чисто г’сометрнческих задачах ответ монсно представлять в виде буквенного выражения, содерукащего я, а в ирик-чадных задачах желательно число к заменять его приближенным ^наненнем. Определение Круговым сектором называется часге круга, которая -ежит Бн/тсп ^:ос1эегст8уощегс- иентраггьнот? угла На рис. 36 заштрихован круговой сектор, ко* торый соответствует меньшему центральному углу ЛОВ (нли отирается на лугу ASfB). Поскачьку площадь круга равна пЯ*, то пло-таль кругового сектора, который опирается ва л>** х/Г* гг i’. равна ---. Итак, площадь кругового сек- 360 тора, опирающегося на дугу с градусной мерой <х, вычисляется по формуле Рис. ЗС. К|>у1ч»шй coK'j'op 66 с- зб(У” § 7 Длина окружности и площадь круга Определение Круговым сегментом чззыеается часть <ру^а. чо’орля пе ЖИ7 по одну стором; от прякюй. переселасшей данный rpyi При пересечен нн круга с прямой АВ оорлиу* кугся два круговых сегмента: на рис. 37, а заштри* хоззи меныиш! круговой сегмент, а ап рис, 37, Л больший круговой сегмент. Площадь ссгиспта, не равного лолукру17, вы-чнслмется по формуле кЛ‘ 360 -a+Sv. Рис. 37 (,Ч!ГМС1Г1‘ ICpyj'OHort где O'. мера огр-нЕМ!Шлвамп1хей дан;ш»>й cerMcrrj’, А’., — а;ио)цадь троул'о.чьин'ка е веринжами и цсп'гре круга и в KOifua^ imiii дуги, При этом ;шак ладо выбирать, ж>)7Ш ot>)K()% а злак *— когда (Х<1В0'\ И (М1учас (Х= сегмент является полукруз'ом, площадь ко- торого равна задачи nJr Й ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 213. Oпp^^лeлнтe, как наменя'гся длина окр^окноют н лло1дадь соот-нетствующого крута, если: а) радиус окружности увеличить в 3 раза: Су) диаметр окружности уменьшить в 5 раз. 214. Верно лн, что длина окружности больше ее утроенного лна.чотра? 215. Может ли площадь правильного многоугольника, вписанного в окружность, быть больше площади круга, ограниченного данной окр>*жностью? 216. Круговой сектор опирается на дугу о. Определите, является .1н угол U острьш. пряным или тупым, если: а) длина дуги, ограничивающей сектор, равна четверп! длины окрулсностн; б) площадь сектора равна трети площади круга. 217. Пз круга радиуса Л вырезан сегмшгг. Определите, является лв дакнь^к *^гчент болы1П!м нлн меяыпим. ^шм полукруг, гг ж: а) площадь сегментл равна Як; (» илощадь сегмента равна полютше нлонщдн оставшенк:» маелч! К|>уга. 67 ГЛАВА К. Прамипьные многоугольники ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 218. Впишите II круг ршшосторонннй треугольник. Выделите цнетом образовиишиеся сегменты. Какова гралусная мера их дуг? 219. Начертите два круга с общим центром и радиусами 2 см н 3 см. Сравните иа глаз илощпуц» меньше^ круга с площадью образонавше-гося колыщ. Проверьте иравильност», сравнения путем вычислений. П1И1СЫУШННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 220. Найдите: а) детину окружности, радиус которой равен 6 см; б) радиус окружности, длина которой равна 12,56 см. 221. Найдите д.1иву окрузкностн: а) вшссанной в квадрат площадью 144 см^; б) описанной около равностороннего треугольника со стороной 4V3 см; в) опнеанной около правильного шестиугольника с периметром 30 см. 222. Найдите дшву окрудкностн: а) вписанной в равносторонний треутодьанк площадью Зл/З сж^ б) описанной около кзадратг с диагсшалью 8 см. 223. На расстояния 219.8 м катесо элестровоза соз^лпаег 50 оборотов. Найдите диазеетр колеса. 224. Ш4чис.1ите длину круговой орбиты нскуссгэенного шгутняка Земли. если оя вращается на ргссгг»шнн 330 км от земной поверхаоств. а радиус Земли равен 6370 км. 225. Найдите дпину дуга окружности радиуса Л, если ее градусная мера равна; а) 90^; б) 135^; в) 340*^. 226- Длили маятника настенных часов равна 60 см, а угол его колебаний составляет 30“. Найди'1*е длину дуги, которую описывает конец маятника. 227. Найдите диаметр окружности, если ее дуга длиной 12,56 см имеет градусную меру 240'. 228. Длния окружности цирковой арены равна 75.36 м. Найдите площадь арены. 68 § 7. Длина окружности и площадь круга 229. Найдите плошаль круга, ограниченного окружностью: _ а) вписанной з иравильныГ! шестнугольняк со стороной 8v'3 см: б) описанной около квадрата с периметром 12v2 см. 230. Найдите площадь круга, ограниченного окружностью: а) описанной около равностороннего тре>то№Н})ка с высотой 6 см; б) вписанн<^ 3 квадрат с диагональю 14V2 см. 231. Радиусы окружностей стрелковой мишени равны 1, 2, 3 и 4 (рис. 38). Найдите площадь каждого из трех колец мишени. 232. Две трубы водопровода, внут|>енние диаметры которых рав- ны 10 см и 24 см, необходи.мо заменить одной, не изменяя 11р(»пускиую способность. Каким долисеи быть имутропний диаметр Ti)yr>]>j? 233. площадь кругопого с(Ж'1*ора с ))ад«усом Я и ду)'Ой (х, шш: а)Л=9, а=120^; б) Дп=8. сх = 22()"; п) 234. Найдите площадь большого м мопьз-пого с.огмоитон, Ш1 зсоторые круг радауса 1 долитоя хордой, раиной ))адщуоу. Уро1»ен1ь IS 23!>. ]1айдите ддшу окружности: а) ша^санпой в 'гроуголз>шзк. со сч'орошшм 8 ш, 26 см п 30 с.м; б) опмсаиной около пряпюу1'0.)1ьпика со сч’оро??ами 6 ом н 8 см; в) вписанной в правильный шестиугольник с площадью б7з см^. 236. Длина окружности, взшсяшюй в равнобедренную трапсцшо, равна. 12л см. Найдите площадь трапищи, если ее боковая сторона {мтш 13 см. 237. Найдите длину окружности: а) вписанной з ромб с диагоналями 30 см и 40 см; б) описанной около прямоугольного треугольника с катетами 14 см и 48 см. 238. На рис. 39 нг сетке из едия»пных квадратов изобра.жены фигуры, пктоящие из д>— окружностей с заданными центрами. Нлйлнте: в) периметр изображенной фигуры (pi!c. 39. а): б) площадь закрашенной части круга (рис. 39. б). Рис. 38 Рис. 39 М ГЛАВА И. Правильные многоугольники 239. На рис. *10 нп сетке из единичных кналратов изпОрлжены *|>нгуры. СОСТОЯЩИ1! из дуг окружностей с заданными центрами. Наилито: а) периметр изображенной фигуры (ри<г. *10, а): б) площадь закрашенной части круга (рис. 10. б). 240. Определите длины дуг, которые описывают н течение 2 часов концы стрелок часов на здании Харьковского университета, если д.’1нна часовой стрелки jwBHa 2,4 м. а минутной - 3,2 м. 241. Из куска ме'галыирхескрго 11ронодн, им(П(>1,цого форму дуги окруж-iioc'j'j-i радиуса 3 м, необходимо ouainri'i» колмню* Найдите радиус wtoi'o кольца, cc.ijH Г1'>адусная мора дуги ('.oo'ivnuiHCT 120'’. 242. Найдите площадь Kpyj'n, ограпичеиного oxjiyjKMocTbK): а) описанной около равлобидреппого треуголз»)зикп с оспоши-ш-(iM 48 см и и]>оведе]июй к нему медионой 32 см; * б) ииигзшюй в ]>омб с пернмет1юм 48 см н углом 120^ —^ 243. Найдите площадь круга, огрпничсиншх* окружностью: а) опнпяшюй около прямоугольникв с меньшей стороной 4 см и углом между диаганплями 60''; б) вннсаниой в треугольник со сторонами 11 см. 13 см и 20 см. 244. Две окружности таеют общин центр О Грис. 41). Докажите, что п.тощндь обра.зовапного кольца равна лроизведеиню ширины кольца АВ на длину окружности с тем же цент|юм и раднусом ОС (С — сс1>едини ИД). 245. 11г!ощоль сетггоря с дзлой 108‘ равна S, Найдите ради\'<' сектора. Рис. 40 Рис 41 70 § 7. Длина окружности и площадь круг 246. Мш'ЪО'ПЧ* и.чощадь каждого из согм-спто». KO'i-opbie .иожп'1* нмо пписппжи'о в окружность радиуса Л правильного /ругольннка, если: п) дяЗ {рис. 42, «); б) « = 4 (рис. 42, б)\ и) /| = (> (рис. 42, в). С) Рис 42 247. Радиус круга равен R. Найдите площадь кругового сегмента, дуга которого jmBiia: а) GO": б) 240^ Уровень В 248. По ДАННЫМ рве. 43: а) дошиките, что площадь закрашенного треугольника равна сумме плошлдей закрашшньск серинков (рис. 43, а); б) найдите периметр фигуры, которая взо№ажена на сетке из првг-вильных треугольников со стор<етй 1 н состоит из дуг окружностей с аадавньшн згенграми (рнс. 43, б). Рис 43 71 ГЛАВА II. Правильные многоугольники 249. По данным рпс. 44: а) докажите» что площадь закрашенной фигуры равна сумме площадей шеств закрашенных серпиков (рис. 44, а); б) наидитс периметр фигуры, нзо^1женной на сетке из единичных квадратов и состоят^ нз дуг окружностей с заданными цеятрн-ми (рпс. 44» б). Рис. 44 250. Площадь }фуговшх) сектщ)а равна 6я см^, а длина его душ 2п см. Наиднте площадь круга» вннсавиого в этот сектор (рве. 45). 251. Стороны тре>татьника равны 17 см. 25 см и 28 см. Окружность с центром на нагбатьшей стороне треугольника касается двух других стор^ш. Найдите площадь круга, ограниченного этой окружностью. 252. Окружность делит ка:кдую сторешл* равностороннего треугатьника на три равные части д.т1{вой 2 см. Найдите площадь части треугатьника, лежащей звутри окружности. 72 § 7, Длина окружности и площадь крую @ ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 8 Теоретический материал в (Ралеса; ере;а[ние линзой 'грауголытка w трапеции; о 'зчи)1}(!лча Пифаз'ора. 8 K.jracc, § () 8 K,iiacc> g 18 Задачи 253. ]-*1ик;'гояш«л от зсоицов отре»к4/^-й до ирямо^й / разщьз К) с!м Й8 оно (точк-и А м В лежат по одну сторону от прппоЩ. Найдзтзч^ расстолзпде от соредплзя отрш<а ЛВ т щмзмой /. ^ 254. От^к'лю* АЛ^= 10 см в ВВ^ = 28 см — ратЧзянии oi‘ точек А н В до прямой { (то'иш Л и В лежат по одну сторону от прямой). Найдите расстояние между то^жами >4 и В, если Л^В, = 24 си. Задачи для подготовки к контрольной работе № 2 1. Найдите внутренвнн и дентральнын углы правн.1ьного двенадцатиугольника. 2. Площадь круга^ аписзнного г квадрат, равна 1бж см^. Наблятс площадь квадрата. 3. Найдите длину окружностн. опвсавнов около правгльного шести-угольника, нанОольшая лнагона.ть которого равна 14 см. 4. Правялзьаый тре^тольник АВС ышсан в окружноегь. Найдите площадь треугольника, если дуги СЛВ составляет 8я см. 5. Определите количество сторон правяльвого вписанного мвогоуголь-вика, если каждая сторезна стягивает дугу Зл см. а радиус описаввай окр>'жпостп равен 12 см. 6. Прямоугольный треугольник с гипотенузой 12 и острым уплом 30 вписан в круг. Найднте площадь каждого нз сегментов, которые отсекают стороны треугольЕнка. 73 ri I и I JldDDI II итоговый ОБЗОР ГЛАВЫ II Правильные многоугольники Прп(шминиш мпогоу'гольншомшшв&ется выпукл)»1Й ммогоугол1ЬНИк. i* ко* TOJJOM т;с (:то]юиы рпниы: и все ^тлы равны 11|ШИНЛЫ1МЙ троуго.имиж' Правильный иехырехуг0 л ьн и к (квадрат) Правильный шостиуголхлшк /-гЧ I-V /\ □ •—С -1 1 L /у ' Ч.Ч 'I' <1>ормуло для иычислення уг.ча правкл}>но1Х> н угольннка: а. = “"^-180» п Цснтральньгге углом правильного нногоугольннка называется угол, под которым сторона этого многоугольника видна яз его дентрз. Центральный угол правильного п-угольннка равен---- Вписанная и описанная окружности правильного многоугольника Teopt. го о етшсаннои и описанной окружностях ?гровилокого многоугольника Около любого правяльного многоугольника можно описать окружность, г з любой правильный многоугольник .можно впнсдть окр\*ЖЕОсть. причем центры описанной и вписанной окружностей совпадают. Правильный многоугольник имеет едкнствеаную вписав* н>то н едпнственную описанную окружности 7А Итоги главы И Формулы радиусов вписанной и описанной окружностей Для правим иного п ’уголыпши 2i.tr, 180“ .4..... 1Н()‘ Для правильного Для кнаОрата треугольника Qr, ^ У "•I л=4- 7й Для иравимышго шестиугол ьпика йд>/з г» 2 R=a. Форшупы дш ш ш \т часгеп/т Таорама об отношешш Омипхл окружлосши к ее дгишетру О'пк»ж)т?о окружмоотк к ее диаметру ле «азшсмт от ок.и^ужж>оти, т, с, ОНО одно и го же для любых двух окружностей; - - Длина окружи остя С = 2пЛ 11лоии1Дь круга 6‘ = лЛ* Круговым rrjcmopox называется часть круга, которая ле:4:нт внутри соот-ветствующе1‘о аентральяого угла А Длина луге f «Л L =----а 180 Площадь кругового сектора 5_ = — It ^ 380 Круговым ее/JirK/nojK называется часть Hpvra. которая лежит но одну сторо' ну от прямой, пересекающей крут Площадь Площад!. /V сегмента. сегмента. 1 ^^1 который меньше который батьше V у полукруга V /'^/ / полукр>та V у S^ = —-а-5д ^ 360 «*. яЛ* ^ •Ч—= ^ 360 7\. ГЛАВА II. Правильные многоугольники о о КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ II 1. Дпйте ()Пр«;№ление правильного многоуго.мыш1са. 2„ Докажите фо]>мулы радиусов вщ«санирй и описанной оирумшостий длл нрпвильного Плуголышка. 3. ])ы1)азич‘о )л»диусы вписанной к охп4саиной ок.руж.нос']‘ой: ») ji)>futH.in>Moi'o треугольника со стороной а; Г>) K»aAi.M»*j'n со стороной а; в) п1)аш1.11ыи>го нхес'З’иугольника со стороной а. 4. Опишите шяугроение правильного т))еугол1пгика. кш1Д])Н'1'а, Hjja-ви л ы loi’o л MMvni угол ьн и ко, 5. Сформу.пи]>уйте 'icopcMy об отнопшнии длины ок))ул;нос.ти к ее AHMMC'j'py. Малопигс лриблшкешюе нжловое знансшие отого оу'ношснил. Как оно обоаначается? ». 6. Вплиипп'е (|Ю1>му.чы д.Ш5ны окружности н длины ду)'н ок|)ужиос!Ти, 7. SauuuiHTc (]юркулу площади круга. 8. Опишнт(^ круговой сектор. Запишите формулу площади кругового сектора. 9. Опишите круговой сегмент. Запишите формулу площади кругового сегмента. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ II 255. Сукз<а внутреяннх углов правильного хвогоугольвика вдвое бать* ше с>'ммы его внешних >*тлоз. Няйплощадь зтото многоуго.тьннка. если радиус окружности, опнсаннон около него» равен Д. 256. В прямой угол вписана окружность paiZHyca 4 см. Найдите периметр фкг>'ры. и1раничевнон сторонами угла и меньшей дутой окруж пости, заклк1че11ной между гонками касания. 257. Определите, будет ли правильным равносторонний ыногоутоль-ник. если wi: а) описай около окружности; б) вписан в окружность. 258. В окружность вписаны квадрат я пх>аввльный треугольник. Найдите площадь треугольника, если площадь квадрата равна S. 259. Центры двух пересекагопшхся окружностей лежат по разные стороны от их общей хорды длиной а. Эта хорда в одной из окружностей является стороной вписанного квадрата, а в другой — стороной правильного вписанного шестиугольника. Найдите расстояние между центрами окружностей. 260. В сегмент, дуга которого разка 120' н имеет длину /, вписана окружность наибольшего радиуса (рис. 46). Найдите длину зтой окружности. 76 Итоги главы 261. Две окружности имеют общий центр. Найдите площадь образо-Ш1ННОГО кольца, ecavi хорда большей окружности, касающаяся мень* шеи, имеет длину 2а. Задачи повышенной сложности 262. Отрезки, соединяющие середины каждой стороны квадрата с концами противолежащей стороны, ограннчивают выпуклый восьмиуголь* (рШ1. 47). Hb.4ho'J'Ch л» он щ>ав0лым>шУ Рис. 46 263. Докажите, что площадь правилыю1'о шестиугольника pasfia — произведения двух его )!еравных диагоналей. 4 264. Сторона квадрата равна а. Найдите длину о1Сружности, которая проходит через концы одной стороны и касас-гся П]>отиволежащеЙ. 265. Сторона квадрата равна а. Каждая вершина квадр^^ является центром окружности радиуса а (рис. 48). Найдите периметр криволинейного четырехугольника ABCD. 266. Две окружлост» с радиусами 3 см и 9 кпсшотся внопшш o6j)a30M в Т0Ч1С© И. Некоторая прямая icacacJT.w данных окружж>слч:й и точках И ц С (рис. 49). Найдите п.лоищдь криволинейного треуго.чь-пшеп АВС и радиус ок)>уя<нос‘гм, вписанной в hoi’o. 77 ГЛАВА II. Правильные многоугольники ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Челов1‘>; г /’ррвних времен проявлял интерес ч '|равильньл' многоугольникам. Правильные четы- * чу; -лпиики. гиугопьиик/. и восьмиугольники HapeiaiGTCM и 1сулыурах Древнего Етптз и Вавилона в ни/>е мастеиных изображении и украшений из кам* ив. Дреш11'\х Г1.и.‘ков интересовала проблема деленил дуги окружмопм МВ некоторое количество ' (гк.тей дли 11(>( т роеимв 1Т|>мвил»1.м.ых впмсаимых много-yiojiMit-iKOB. И< (лед^1Вс1иия пифагорейцев в -лом на-П1-)ВВ1КЧ!ии Ьыт г ис гекш ийированы Евклидом, который гн1етаертой книге «ila^-ian» опксышает гюстроеиио idxjbhiiM'Ioj'o ( помошыо циркуля или* ■ '“V.'"■( 11(>авильные Л-угольники i .■ j. 4, 11[зааилы1:хо • :ых 'п-сел п Карл Гаусс '/Ж t, 1 . о. , Crib ' долго не могли доказать возможность построения ■'миугалм<ича и девятиугояьника. В общем виде для про- 11 ги: ураль ыда'|у peuiMj’ в 19-летнем возраае знаменитый немецкий ■ а, • ^"*7- 1855): он доказал, чтодлялюбого л = 2"+1, где н ',ислои.!/-упь.задзчуделениядугиокружноаинал.равных м.к гей мож -о р ujHTb ■: 'юг.тощыо циркуля и линейки, а для других прость.ж ги ея л та»-''■ ГОС,'.'-.’:*• не^^03Ч40ЖН0. 4V, ' ч^5тема*гичес<их pacHt TOE в nptXi-noM широко ис /'ь f риоличенные вычисления и гюстроения Наиболее ши ■ - • Е - ИЯ -ci'v.= = ■-' = э ^-э нахс;- ■ ~ Гу"Э. Z^x в = "С - не "^пощади круга :/-еД;-гТ псмнимать rtnCvUar,t> я .5 = в ? 2Л = “ —- е д; ^ 9 81 гьь числа п выбиралось приближение ----«3,1605... . В других египетских 81 ВЙВ1 ■: .u !t I- кета * В' Тречается приближение л - 3. которое вполне уара ■ ■.■ ■ vu'.;.-. роя Древние prtf^nflHe С ПОМОЩЬЮ прямого изме* рения длины окружности ве|зевкой получили приближением «3,12. Но пер ван -юпытка определения числа к на основании теоретических рассуждений была осуще ibiu'iia в III в. до н. э. прославленным древнегреческим ученым /8 А* -;:*,медом В своей работе «06 измерении круга» на основании изм<‘^. с'• г> /г--з h-: ■ 'О 1 - ^ Л п<3 1‘риолиженноезнак 71 7 ис • -‘vverro <зк 55^ ‘IBBiXT*- 22 3*14 Hpe^'iojiceb 'H0V НОЗЫХ • 8 наше вр^нАя ::;■• ' «едовамия , -ШИ В V*^6 Г. Леонзр/: "И чи< ииг н • -и ^--сг’.ьюдо^Ь • ^ >i -t' IHOIO з^и.'чЭ. Именно он зврп в '■обращение обозначение л (пер ■ зи .>у -m.i ; ■^ *юва ^перифер^^р ^ В ргг-^?; - С: и? л ■. и: Й-. ■'■■. до нескольких сетей - ся- / в прес^рвремя- :г; * •■. 1 ютчликпеи (:ся)б1.ценмяоновых «рекордах» точности зтих 1ны’1иг.лоии1>1. Но -ti и /1оаиж(?11ия предетавляют интерес разве что/дли зсиигн ро?1сордов Гиннесса, иедг. ии(сл1С(И'о прйЕстическото значении такая точность не имеет • ^>на лишь демонприрует 1треимуш.ества современньЕх сре/.к'|'в н методов вычислений. Исследования Архимеда и его поелк/дователей подожили начало на-правлемтию reoMeTpi/iH, которое сегодня часто жделиют в отдел1,ч-1ый |;>а.ч-/дел • I еометрию окружностей. ^ Апександро-Невская Лавра, где похоронен Леонард Эйлер 79 " ИЛ* Hbic МЧОГО'/ГОЛЬ’г-Г?-i ^ ТЕМАТИКА СООБЩЕНИИ И РЕФЕРАТОВ К ГЛАВЕ II 1. Изоперямстркческаа задача. Изопернметрические свойства лра* иильпых МНОГОуЗ’ОЛ1ЬНИКОи. 2. I:)к[•т]^e^зaлы■Iыe свойства злжсапмых и описпипмх правильных мио-1'ОуЗ’ОЛЬКМКОВ. 3. История последования числа п. 4. Л1)химед и древиегреческэл кпп'сматика. 5. Геометрия окружностей в опч'ике: линзы н серпики. 6. 1^ад«чи о касающихся окружностях. Арбелос (сапожный нож). РЕКОМЕНДОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Математична хрестомаття для б-—8 клашв. Т. 1 [Текст]. — К. : Рад. 1IIK., 1968. — 320 с. 2. Математнчаа хрестома*пя для (ггарших клаезн. Геометрия. Т. 2 ГГошт] / Упоряд. Л. В. K.pBaHn,wJft- *— К. i Рад* 1909, ЗВЗ о. 3,. !1'‘ж-)йаср> Г, Ш. ИСТ01ЖЯ шч'омач‘з«)Ш в школе. ViJ—VJIl к.лтхв>)! соб**е для учителей ГТег-хт/. М. : Просвещен не, 1082. — 240 с. 4. 1Ллецький, Ю. О. Фзгури пп iiicuy [Текст] / Ю. О. Бзлецький, Г. Б. Фзлйювськни. — X. : Вид. трупа «Основа», 2003. — 90 с. — (Б-ка журн. «Математика в нисолах Украиш»). 5. Бевз. Г. П. Геометрия кЬг | Текст] / Г. П. Б<*из. — X. ; Вид. з^рупа «Основа», 2004. — 112 с. (Б-кя журн. «Математика в школах Украшн). 6. Прасолов. В. В. Задачи по планиметрии. Ч. 1 ГГекст] / В. В. Прасо- 3. — Изд. 2-е. иер^>аб- и д*ч1. — М. : Нй\ rri ; Гл. ред. физ.-мат-.И7« 19S6. — 320 С- — (Б-к.» мат. кружка) Прасолов. В. В. Залачи so штааиметрия. Ч. 2 (Текст] В. Е. Прасолов. — Изд. 2-е, перераб. *i доп. - М. : Наука : Гл. ред. фпз-мат. лнт., 1986. — 320 с. — (Б*ка мат. кружка). Понарпн. Я. П. Планимет])ия. преобразоштин плоскости. Т. 1. [Текст] / Я. П. Понарин. — М. : МЦНМО. 2004. Шарыгин. И. Ф. Геометрия. 7—9 классы; От учебной задачи к тнор-ческой; Учеб, пособие [Текст] И. Ф. Шары1*нн. — М. : Д1хи|)а, 2002. — (Задачники «Дро4*ы«). 10. Интернет-библиотека МПНМО. hUp://'ilib.niirrort).mccme.ru.’ 11. Сайт видав^пштва «Ранок», http:; wvrw.ranok.com.ua 7. 8. 9. on Мыслю, следовательно, существую. Репе Декарт, французский ученыО Коо|>дпнатный метод, у истоков возиикмовения которого стоял пыдпюпщйся фра*щузс1шй философ н математик XVII в. Репе Дска|зт, стал настоящим переворотом в геом(?т))ии и математике и iWMJOM. Лииродаря координатам ученые получили универсальный с)|01К)Г) мосташп'ь в соо'1'веи‘ствме i’eoMC*j'pnческим об'ьектам алгебраические ныражеиия и соотиошениУ!. Вообтде, умение в ni>ouec-(^e решения задачи перейти в новую лонсковуто обласп» всегда счи']'ало(:ь <'иьи;тим нило’1'ажем(> матештики. O'j'KpbiTiie Докар']'а позволило создать сш)еоб])азиый словарь для пе)зевода геометрических задач N11 язык алгеГ)))ы с дальнейшей )юзможно(:т1>ю использовать у)лш-иемия и тождественные преобразования В1>1),)ажоинй для )>еи1еиия чЖ'Л'о i'eoiwe'j‘)>H4ocimx проблем. наше npmsi ни одну еоу^епте-шую науку или техиичоскую область IKJBOHMOJKHO Х1ред<товшъ на совремшшом урсЯнк-: ртнштия, Гх?з П1)нмсие11ня координат. Более того, доказательства многих уже изпе<т1ых вам геометрических утверждений благодаря ко-о|)динап10му методу значительно упрощаются. И хотя, на первый п;1гляд теоремы и задачи этого раздача покажутся вам в чем-то иепринычнымн для геометрии, тем не менее возможности, которые открывает метвд координат, стоят >*силни. потраченных на его изучеиме. § 8. »Т О 7^ Л, Pwc. so. npiihH)V»M).in» n«jt miivmn HHT ».MO<5JCOO'J‘M (C^ шшч ““ K.oopOU‘-jiamuoiL лмоеиоетыо, а прямые Ох Off — tcoop-дшшшььши ос-ямл (н.чи осдж-н- коордшь(Ш^)^ Ha'iifUio х0ордииа']' делит каждую т осой на дио чмр<кж полажх^теяьщ/ю (на ней o6oinia4ae'j*OH отрсмлса) и отрщашемпую. Теперь .июбой wnte J данной плоскости можно одхювмачио поставить в соотпе’1ч>*)^5зио унорадонш-шую пар>- чисел коордипаты этой точки. Для этого из точки Л проведем перпе!1лнкуляры АА^Юх и АЛ^ХОу, Первая координата точки А — абсцисса (обозначается буквой х) — ляляетея положительным числом, если точка А лежит на положительной полуоси оси Ох, нлн отрицательным чначом, если точка лежит на отрицательной пояуоси оси Ох. При этом модуль числа х равен ■^хИде отрезка ОД.. Аналогично опредетяется вторая координата точки А — ордината (обозначается бтлзой у): это положительное число, если точка Л лежит на патожительной патуоси -jcu Оу, нлЕ отрицательное число, если точка А лежит на отрицательной полуоси оси Ор, а модуль числа у равен длине отрезка ОД^. Координаты точки А запнсьхвают так: Д(х: у). Пр1! этом абсцпссу точки указывают первой* а ординату — второй. Заметим, что ординаты точек оси Ох равны нулю, абсциссы точек оси Оу также равны кулю, а качало коо1)дини'г hmoci' координаты 0(0; 0). 83 ГЛАВА HI. Декартовы координаты на плоскости 11 I О TII <-: ) А' IV (+;>) Рис. 51. Знпки координат ТОМОК п разных ко-ордниатмых четвертях В 0| Вь X Рис. 52. JC доказатель* сч'ву <1)01)муд копрди* нат середины отрезка 84 Ось Ох (обычно она горизонтальная) называют осью абсцисс, ось Оу — осью ординат, а введенную таким способом систему координат — пря;но^^олЬ' мои декартоаой в честь Рене Декарта, котч»рый применн.и ее в сжн1Х иссделованиях. Осн координат деляг плоскость на четыре части (коордпиаткые четверти). В пределах одной координатной четверти знаки координат точек сохраняются тнкимн, как указано на рис. 51. Рассмотрим основные случаи применезтя координат для изучения геометрических фигур и нх свойств. 8.2. Координаты середины отрезка Теорема (формулы координат середины отрезка) Координаты середины отрезка вычисляются по формулам z .V V где Л (л-,; //,) и В{х^; у^) — концы отрезка. C’(.v; У) — середина отрезка. Доказательство □ Пусть отрезок АВ не пересекает ось Ох, PaccMO'i'pHM случай* когда х, < (рис. 52). Пропедсм перпендикулиры ЛЛ^, ВВ^ и СС^ к оси Ох. Оченидно, что ЛЛо||ВВ„ЦССо и основания перпендикуляров имеют координаты Л^(х^; 0). В^(х^; 0) и С(,(дг; 0). Поскольку точка С — середина отрезка АВ, то по теоре.ме Фал1»са точка С, — середина отрезка А^В^. Это озыачает, что А^С^ = С^В^, т. е. - д: ~ х откуда X 2 T()‘j' ж{> результат получим и в случае .V, > .х^ (н1Н)пе]>ьте зто самост<>лте.1и>но), В случае .г, - .Vj, точки Лц, В,^и совпадают, т. е. х\ = х = х^, и формула снова выпо.1няется. Случаи, когда отрезок ЛВ пересекает ось Ох, сводится к только что расс.мотренному. Равенство и = ^^ доказывается аналотчно. ■ 2 § 8. Простейшие задачи в координатах Задача Вершины четырехугольника ABCD имеют координаты А(-2; 1), В(0: 4), С(4; 1), D(2; -2), Докажите, что ABCD — параллелограмм. Решение (1-й способ) Как известно, по признаку пораллелограммо четырехугольник, диагонали которого точкой пересечения делятся пополам, является параллелограммом. Найдем координаты середин диагоналей АС и BD данного четырехугольника ABCD. Середине отрезко АС имеет координатьг -2+4 г у 1+1 2 1. Ссредмий отрезка BD имеет коо|)Дмнат1Л 0-1 2 2 Иток, отрезки АС и BD имеют общую середину (1; 1), т. е. четырехугольник АВСЬ — пороллелограмм по признаку. .wecj, Д])угой способ репюнил этой задачи рассмотрим 8,3. Расстояние между точками Теорема (формула расстояния между двумя точками) Расстояние между точками -4{х^; и Я{х,; у,) вычисляется по формуле: АВ = дДх, - X, )* - у,)’. Рмс- 53. К AOfUfcoerexb- стпу формулы рпсстоя* МШ1 между томкпми Доказательство О Рассмотрим сначала случай, когда х, ^ х, и Ух^Ух (рис. 53). Проведем через данные точки А и В прямые, перпендикулярные осям координат, и обозначим точку их пересечения С. Расстояяяе эсежду точками Л и С равно [х,-х^|, а ртчггоянне меасду точками В в С равно Итак, тчз прямоугольного треугольника АВС по теореме Пи4»'ГОра имеем; АВ'' = (х,-х/+ (//,-у/, или AB^yjix,• 85 ГЛАВА III. Декартовы координаты на плоскости И случае, когда = расстояние между точками Л л райпо I.V,Тот же результат дает и только что доказанная формул; Л||л.чоп1чио и случае //j"-*/'/ имеемЛ/< = |л',-л*«|. Если точки . и а соиппдпют. расстояние между ними по доказанной формуле рмнн нулю. Ш И Knnotvj'BCi примера применения доказанной ())ормулз>1 рассмо';*ри н'горой ошосоГ) реишиия задачи из п. 8,2. Задоча fJepujMHw четырехугольника АВСЬ имеют координаты А(-2; 1), 2(0; 4), С(А: ]), Ь(И.‘ -2), Докажите, что ABCD — пораллелогромм. Решение (2-й способ) Кшс мяисстио, по npi'iSHOKy пароллслограм/ло чельтрехугольник, пр(ливо-лежаи||/)с стороны которого лопармо ровны, является nopштяcлorp^шл^oA^. Найдем длины сторон четырехугольнике АВСО: AB==^(-2-Of+p-4f =V^3. eC = V(0 4/,(4-1/ =5, СО ^А^гТ^-{1-(гЦУ рМ, АЬ=^Г2-гу+(1-(-г))*;=5. Итак. AB = Ct>. 8C=AD. т. е. четьгрсхугольник ABCt> — пораллелогромм по признаку Вопросы и задачи ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 267. Из точки .4(3: -5) прозедены перп^з^куляры к осях коордкна' Налг“;гге координаты осн*^ннк этих перпепднкуляров. 268. Определите, в какой координатной четверти тежит точка ,4(х; у если: а) 4, у = -9; б) х>0, р<0; в) точка А лежит вьппе оси абсхшсс и по левую сторону от ос ординат. 269. Определите, какие из координатных осей пересекает отрезок CI если: а) С(3; -2). 0(8: 1); б) С<-4; -оК ГН2; -3); в)С(1:-б), /Х-Т: 2 270. Середина отрезка AS леж>тт на оси ординат. Назовите абсцисс точки Л, еелп абсцисса точки В равна 12. 86 § 8. Простейшие задачи в координатах 271. 'Гочка С — середина отрез1са ЛВ. Определите: а) ординату точки если 3), Cix^; 3); б) абсциссу точки А, если С{-1; */^) н В(-1; Кикой нэ координатных осей параллелен отрезок АВ в каждом из случаев? 272. Длина отрезка АВ равна 5. Мо1'ут ли: а) абсциссы точек А п. В отличаться на 7; б) ордннач'ы точек А в В отличаться на 5? Ш ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 272^. ]^ж)бразкте ira к-оохщвдатной плоскости геометричссз<оо место точек //), удонлотворяюхцийг условизо: ^ а) X > -8; б) у < 1; в) W<2. 274. ^Iei>c3 точку С(-3; 4) проведите прямые, параллельные осям координат. Опнпште с помоп^ыо неравенств условия, которым удовлетворяют все внутренние точки пряхеугольннка. образованного эгямн прямыми н осями координат. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ -> 277. дроьень 4 275. Найдите юх^диваты с^>едвны отрезка АВ. если: а) Л(-12: -ЗК В<-в; 1): б) А{4; -11% Bi-4: ОИ в)А(-2; 9К В(-2; -7). 276. Точка С — середина отрезка АВ. Найдите кос^лннаты: а) точки В. если А(2; -3), С(0,о; I); б) точки А, если С(0; -1), В(3: -3). Точка Е — середина отрезка CD, Найдите координаты: а) точки В. если С(18; -2), D(6i 4): б) точки Dt если С(-5; 21), ДО; 1). ИпЙдите координаты четвертой вершины параллелограмма ABCD^ 278. если: а) Л(2: 6), В(4; 7). С(8; 10): б) Д-1; 4). С(3: 5). DH; 3). R7 ГЛАВА III. Декартовы координаты на плоскости 279. Даны точки Л(-4; 0), В(-2: -2), С(0: -G). ZJ(-2; -4). Докажите, что четырохугапышк ABCD — параллелограмм. 280. Па»1дит(1 длину отрезка ЛВ^ если; «)>4Н; В), Д(5; 2); б) Л(2; -J), й(-7; 0): п)А(Ь; 0), т0\ -12). 281. Ппйдц-1'о х, если: а) ))«(?от<)япне между точхеами М(2; 1) н -2) ])Я1Шо Б; Ti) расстолшн» между точками М{х: 01 и N(2; -1) равно 1. 282. Пойдите периметр треугольника >4ВС, если Л(-1; 2), Д(2; 6), С(5; 2). 283. Докажите!, что к треуго.иьпике с нершинами 5), В(2; -10), -18) углы v4 и С равны. —^ 284. Докажите, что треугольник с вершинами Л(1; 0), С(3; 0) 1)тшог.торошшй. « Уровень Б 285. Дана точка Л(-4; 3). Найдите точку В такую, чтобы отрезок АВ был шнюллельным одной из координатных осей, а его се]>едина лежала: л) ип оси абгаисс; б) на оси ординат. —^ 286. Точка С(х; р) — середина отрезка с коицамв А(-у; -4) и В(3; х). Найдите х к р. 287. Точка С — середина отрезка АВ, точка D — середина отрезка ВС, Найдите ксх1рАиваты точки D, если: а)Л(-3; 3), В(5; -1); б) Л(-2; -1), С(2; 3). 288. На отрезке AD отмечены точка В и С так, что АВ = ВС =CD, МлЙ.аите координаты точки В. если Л(б: 2>. В(3: 1). 289. С помощью ({юрмулш расстояния между точками докажите, что точки ЛГ(5; -3>, М(2: 1) и 5) .лежат на одной прямой. Какая из OTtfx точек лежит между двумя другими? 290. Найдите точку, равноудаленную от точек (2; 3) н (6; -1) и де-жлщую: я) нл оси абсцисс: б) нз оси ординат. —^ 291. Докажите, что треугольник с зетшанамв .4(4: 1), В(6: 2). С(8: -2) прямоугольвый. и определите его гипотенузу. 292. Найдите длину медианы A\f треугольника АВС, если А(-6; -3), В(-4: 3), С(-2; -1). —^ 293. В треугольнике ЛВС найдите длину средней линии, параллельной с'1'оропе АС, если Л(-2: 1), В(-2; 7), С(2; 5). Решите задачу двумя снособлми. 88 § 8. Простейшие задачи в координатах 294, Докажите^ что четырехЗ|Та1ьяпк ABCD — прямоугольник, если А(~2; -П, В(-4; 1), С(-1; 4), П{1; 2). 295, Докажите* что четырехугольник ABCD — ромб, если Л{-1; 2). В(2; 3), С(3; 6). D[0; -5). Уровень В 296, Середины сторон треугольника имеют координаты (-2; 2). (0; 7) н (4; ~1). Иабдите ко(^дннатм вершин треугольника. 297 (опорная). Точка С, делящая отрезок с конаямн А(х^; у^) и п(.Гу» i/jj) в отношении ДС;СВ*=т :н*, имеет координаты л--*-» I-‘ 298-. 1’;1д)'^дите коордииа'Ш точки но])есечеиИ51 шдаан Tpeyi'CJ.iibHHK-a о норшнйнмм (1; 2)у. (0; 7) и (6; ()). 299. Докажлтс-ч что четырехугол)>ш«< ДВС'Л — )ошдрат, ос-ли Д(-1>; 0), В(- 2i J), СИ; -2), -3). 300*. ]-;1пйдну'С1 нлсхщадь треуго-пыгика ДВС, о(уш.Д(*Ч1; % Д(2; 4)^ 0(4; '2). —^ 301. Найдите периметр и площадь треугольника, сс|>елинами сто]К)н KOTopofxi являются точки (-3; -1), (1; -1) и (1; 2). ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 9 Теоретический материал • геометрические места точек; • лш!ейная фх^нпзя н ее график. 7 к-тасс, § 22 ~~ ' алгебре, 7 класс Задачи 302, Изобразите на координатной шн>ско€гги геометрическое место точек: а) удаленные от зачала координат на 4; б) равноудаленных от точек Af-1: 3) в В(5; -1). 303. Найдите геомег^^ческое место точек, равноудаленных от вертки 1}пшюбодро1шого прямоу)’Олыю]’о треугольника. 89 IJIAUA 111. декартовы координаты на плоскости § 9. Уравнения окружности и прямой 9.1. Уравнение фигуры на плоскости На уроках алгебры вы рассматривали 1|)ун-кцни и строили их гра(1>ики в прямоугольной сн-C’i'CMe координат. Тнк, графиком функции 1/ = л‘ является прямая которая проходит через начало координат О (рис. 54). Это означает, что координаты .MJ060]i тодаи прямой- /. удомлотвордхот урШШОПМК) У‘--х (т. е- равны)» а координау'ы любой точк-и, но нрннадлежап^ей и^хчмой не y;.^oJuieTBoi.HnoT тчу му уравиенйхо (т. о, не )>атш). Урахшехше у^х является уриекением прямоИ I. С !чомощыо у))авмений МОЖО.Ю ьтт>шт;> и друнх^е фягу])ы хт нлоех^оотн. Определение Уравнение с двумя переменными х и у называется уравнением фигуры F в прямоугольной системе ко* ординат, если: 1) координаты любой точки фигуры F удовлетворяют этому урав(^ник>; 2) любые два числа, удовлетворяющие этому уравне-. иио. язляэотся координатами некоггорой точки фигуры F Так, на рис. 55 координаты точки М — числа и У| — удовлетворяют уравневто фигуры F, а координаты точки Л' — числа н у. — не узозлвтворяют. Обычно 3 прооессе из>'чення ф«и>р на коорди* нлтнон нлоскостн возникают две взаимно обратные задачи: псхяроетне фигуры по данноэсу уравяению и нахождение уравнения фигуры по ее свойствам. Первый зид задач вы неоднократно решали в курсе алгебры, строя графики (]>ункций и \фаввеннй. Рассмотрим второй вид задач применительно к окружности и прямой. Рис. S4. Прямая / график функции у ~ х Рис. S5. К опрел<^лст1Ю уравнения фиг>’ры 9.2. Уравнение окружности Теорема (об уравнении окружности) 8 прямоугольной системе координат уравнение окружности радиуса R с центром а точке С(а^ Ь) имеет вид [x-af^y-bf = R\ 90 § 9. Уравнения окружности и прямой Рис. 56. К докааатель* (тву теоремы об урав-иенвн окружности Доказательство О Пусть в прямоугольной: си<ггеме координат задана окружность радиуса R {R> 0) с центром в точке С(а; Ь) (рис. 56). Выберем нроизпо.пь-яую точку окружности М(х: у). По определению окрул<иости расстояние от центра до ирои:*80Л1.мой точки окружности равно радиусу /?, т. е. СМ - Я, следовательно, СМ^ = Л^. Записав это равенство н координатах, получим: (х-«)* + (y~b)^ = RK Поскольку М — ЛроИЗВ0.ЧЬ1ШЯ ‘1‘ОЧГСО окружности, то этому >^авнению удовлетворяют координаты любой точки окружности. В соответствии с определением уравнения фигуры докажем обратное* утверждение. Пусть числа Хц и удовлетворяют нашему уравнению, т. е. (x,-a)= + (if,-b)*=/P, или +(у,-Ь)' =Л. По формуле расстоя1шя между точками это озвачает, что расстояние между точками MJx^; yj и С(а\ Ь) равно R, Итак, точка у^ является точкой окружности рад1гуса R с центром С. Таким образом, оба требования к уравнению фигуры вьшолняются. Теорема доказана. Ш Слядстви# Окружность радиуса Я с центром в начгше координат задается уравнением вида Вообще, любое у)>ави(Ш1'т вида (х - af -f {у - hf = где Л > О, описывает окружность радиуса R с центром С(н; Ь). Задача Определите центр и р<1диус окружности, заданной уравнением х'-4х-уг-ь2у-11 = 0. Решение Приведем данное уровнение к виду (х^а)* + (у - = Имеем: х'-4х-*-у^-*-2у=П. ф !|1 Of.'i “,ММа7Ы Н- ПЛОСКО: "Прибавим к обеим частям этого равенства числа так. чтобы выделить квадраты двучленов (х-а) и (у-Ь): (х^ - 4х н-4) + (у^^-I-2у + 1) = И + ^ t-1, (х - 2)^ (у I ly = 4^ Итак, данная окружность имеет радиус 4 и центр (2; -1). Ответ: (2; -1), R = 4. Рис S7. К доквАтсльству теореш об урввнемп прямой 9.3. Уравнение прямой ДsЧЯ вывода уравнения 01фумшости мы вой-пользовались тем» что окружиос'П) является геомш'-рическхш местом точехс, уда.чениь)х от данной точки на заданное раоеп’ояние. Напомним, что но теореме О се)>0диняом нёрпе1]дику.ияре прямую молено (»'Ш" сатх. как гшиютрическое меехч) ']м>чек, равиоудалоп* ных <УА' КШЦ0И orrj)o»K-a, Лз)имен».м атот фахм' дл^х дока^теяьства следующей теоремы. Теорема (об уравнении прямой) В прямоуголыюй системе координат уравнение прямой имеет вид ол+Ьу + с = 0, где бк Ь, с — некоторые числа. Доказательство С Пусть в прямоугольной системе координат задана прямая I (рнс. 57). Отметим точки A(Xj; ^j) н Щх^; yj так, чтобы данная прямая была серединным перпендикуляром к отрезку AS, Произзат^ая точка Л/(х: у), лежащая на прямой I, разноудалена от тотек А и В, т. е. МА = .\fB, откуда .ЧА‘=3£В'. Записав это равенство в координатах, имеем: (г- Х.)*+ Ц/- у,)* = (X - X/ + (у -у,)». После пргзедезня подобных слапхемых в этом выражении получим: 2(х, - х.ух - 2(1/. - у^)у -i- (Xj* у,- - х/ - у/) = О. Поскольку Х|, Xj, pj — некоторые числа, то, обозначив ^х,-х^)=а, 2(^/,-у^) = б, + "Xj*-pg®=c, получаем уравнение ах-^Ьу + с-О, где Of Ь, € — некоторые числа. Поскольк>’ М — произвольная точка прямой /, то этому уравнению удовлетворяют координаты любой точки данной прямой. 92 § 9- ypfit:; *ЯИЯ i. ;; il и пр J/t ,V>sV, Рис 58. Частяыс случаи рлс110лож«ния примой п системе коордиппт Пусть теперь числа и — коорлимоты некоторой точки — удовлетворяют нашему уравнению. В этом случае т. е, точ- ка равноудалена от точек Л и В, с.11едош»телыю, принадлежит серединному перпендикуляру к o'l*-резку ЛВ — прямой L В завершение доказательсл’ва лпме'1'мм, mtcj поскольку Л и В — две разные 'гочки, 'j*o xo'jvi бы одна КЗ разностей или 0/j.-.*/j) но )>н»на ну- лю» т. е, хотя бы од)1,0 из чисел я- или h обязач'ельно т рашо нулю. Ш Вообще., уртптт »»дл •{ hj^ •+ а “ (К где я и Ь не равны х*:улю одповремеши», описынае')' И.<М,СОТОруЮ ищшую. I. Выделим три частных случая рлеположенна прямой 3 прямоугольной системе коордиппт. 1) а = 0» Ь^О, В этом случ&е уравнение прямой прио^>етает вид by-i-c-O, или у = I/ , где - — — Ь некоторое число. Прямая у = у^ параллельаа оси вбсхшсс (ршх 58. а) влв схвпалает с вей (уравзеаве оса абсцисс имеет вил р = 0)- 2) а = О. 5 = 0. В этом случае ураввеяне прямой приобретает зил ох - с = 0, нли х = х^, где ----- а некотч^юе число. Прямая х = х^ параллельна оси ординат {рзс, 58, б) или совпадает с вей (уравнение оси оряннат имеет вал х=0). 3) а = 0- 6 5^0. с = 0. В это.м случае ураввенпе прямой приобретает вид ох + 5у = 0, иди у = Лх, где а некоторое число. Прямая у = кх проходит через ^ча:ю координат (рис. 58. в). Заметим также, что для прямых, не па* ралледъиых оси ординат, уравнение ах + 5у ч- с = 0 а с можно представить в виде у = —х— , или ь ь у = Ах -г яг, где кит — некоторые числа (уравнение кееертикальной прямой) (рис. 58, ^). Именно ГЛАВА 111. ДекартоБЫ координаты на плоскости такой вид \*раввения прямой удобно использовать для решения некоторых, в частностн алгебраических, задач. Зодочо бУктйвьте У|)аене1г1М(-‘- прямой, проадпщёй, через, точки А{“6; -3) м В(3; 2), Решение Поскольку обсииссы точек А и В не ровны, прямой АВ не лороллель-но оси ординот, следовательно, уравнение прямой будем искать в виде у кх т. По условию зсдочи координаты точек А и В удовлетворяют Искомому -1 = -6к + т, 2 = Зк т. Решением системьг этих уровнений будет поре к = —, т = 1. Таким образом, у = — X +1 — искомое уравнение. Приведем это уравнение к виду ах 4- by + с = 0: Зу = х + 3, х - Зу + 3 = 0. Ответ; х - Зу + 3 = 0. Заметим, что правильным ответом в атой :шдаче будет также любое уравнение, которое можно пояу'шгь, умножив обе части пред-(чпвленного ттрзвиения па число, отличное» от нуля. уровнению, т.е. Вопросы и задачи УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 304. Назовите цеигр н 1)аднус окружности, заданной уравнением; 8) -г 1^ = 25; б)(х4-4)=4-(у-7)^=100; 305. Центром окружности радиуса Я является начало координат. Скатько точек пересечения с осями координат имеет эта окружность? Назовите координаты этих точек. 306. Окружность задана уравнением (х - 3)^ + (у - 5Я = 16. Пересекает ли эта окр>*жиость ось абсцисс: ось ординат? 94 § 9. Уравнения окружности и прямой 307. Сродн прямых 2д:-3|/ = 0, 4//-8 = 0, 3.v + y + 9 = 0. 5- 10.v = 0 вы-берите прямые, которые: д) 1шрал,|Ц!.»1Ы1ы оси абсцисс; б) пирдлясльиы оси ординат; д) проходят через начало координат. 308. Прямая )1])<)ходит через 'точки А{4; 0) н В(4; 3). Ироходи'т .?ш ома через точки *“1) и ^^(0; 4)? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 309. По(П‘]:юй'1Ч) 15 П1жмоурольгйой <дасто*ле коордш-шу' 0Kpyw, заданную у),)(ши-шш>м 4 й прямую л: - у‘I 20. Обо- 3H.an)>*j'e )-ш рмсуико: а) ДЖ5 ']Ч)Ч1си о }\ш0^гттщщмм коордниатамн, лежмицк: ид дан* ох])ужностя а не лежащие на данной прямой; б) две точки с целочясленныхи юкзрднваташ» лежапгио на дал* iiofs прямоГ! и ве лeжaщIie на данной окружности: в) точки пересечения окружности н прямой. 310. Пост|Х)йте в прямоугольной системе координат ок]>ужность, заданную yjMBiRMiHCM (х-^ 4)*-^(у-*-4)*=25. н прямую, проходящую через оеятр этой окружзюств н начало косрллнат. а) Запяпште уравнение построенной пряжж. б) Определите по рнсунку кос^динаты точ^ пересечения окружности с осями координат. Проверьте полученные результаты подстановкой в тразнение <жружности. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 311. Оп1)сделнте. какие из точек А(-1; о), В(-4; 0), С(5; -3), /Д-3: 1), Б(2; 1) лежат нп окружности, заданной уравнением (х- 2)* + (у - 1)* = 25. 312. Составьте уравнение окружности: а) радиуса 3 с центром (-2: 1): б) с центром в начале координат, проходящей через точку (-4; -3); в) с янаметро.ч АВ. если А{-2: 1), В(2: 1). 313. Составьте уравнение окружности с центром А п радистом АВ, если Л(1; 1), Я(-3; -2). Какие из точек С(4; 5), П(-4; 1), £(1; 4) лежат на этой окружности? 95 ГЛАВА HI. Декартовы координаты на плоскости 314. На окружности, заданно» уравне!гнем -*• у* = 100. найдите точки: а) с абсш!ССОЙ 8: б) с ординатой -6. 315. Определите, имеет ли окружность, заданная уравнением (х ^ 2)* -г (у - 1)^ = 5, обпаш точки с осями координат. Найдите коорди-ниты этих точек. 316. Окружность задана уравнением х* + (у-1)^=4. Найдите точки пересечения этой окружности с осями координат. 317. Оп1>едслите, какие кз точек Л(3; -1), i3(-3: 0), С(12; 5), />{1; 0), >^(-9: -2) лежат на прямой, заданной уравпен1юм г-3у + 3 = 0. 318. УР61ШШИС; прямой, Н1)оходя1,цей через точку (*"0; 2) н: 1\] ].та)>а.нле.иьдой оси орд).«шт} ^ б) иа]>ал.иеньной оси абшдисе; н) начало коордаиа'1’. ЗТ©. Ооотпльч'о ура»Ш'ШС прямой, проходящей через нйчпяо иоор-д»)1ат и Щ131тр"с)щужшотн> заданной ураншшнем (лм-8)^ *!■ (у •-З)*''«к ;|. Оп]}1‘дояитс1, какие из точек Л(-1; 7?(-8; В), С(12; 12) лежа^' иа этой 11]>ЯМОЙ. 320. Найдите точки пересечения: а) прямых 2х-оу + 1 = 0 и у = 3; б) прямой Зх^у-?-6 = 0 с осями координат; в) прямой х-у = 0 и окружности х*+у^ = 8. 321. Докажите, что окружность (х-2)* + (у ^3)^=4 касается оси ординат. Hafuirre координаты точки касания. 322. Найдите точзсу пересечения ирямых 2х-у-9 = 0 и р = -х. Уровень 6 323. Определите lieg^p в радиус окружности, заданной уравнением: а) X* бх^ ег^2у—6 = 0; б) ir * lOy - 24 = 0- 324. Составьте уразнение окружноетж а) с днаметрсэЕ АБ, если А(-1; 5), -3): б) ояисаннов 05000 пра?и.тьиого треугольшша с точкой Пересе* чения медиа» (-4; 9) и периметром 6v3 ; в) пписапиой в квадрат ABCD* если Л(“1; ~3), В(~1; —1), СО; -1)» DO; -3). 96 § 9. Уравнения окружности и прямой 325. Составьте уравнение окружности: а) шшсаниой в ромб, диагонали которого равны 15 и ЙО и лежат на осях координат; б) ошюшшоЙ около прямоугольного треугольника АВС^ если 0), С(-2; -8). 326. Oi^p^oKHOCTb с п,елтром G(-4; 5) касается оси абыщсс. Составьт(‘ yj)ftBifU»me ОТОЙ окру.жж)сти и найдхто 'j'OH3f.n ее пересонеиия с о(я>ю орд)4-нат. 327. Oo(H'am»'j'o у))авиенил озсружносхей радиуса 2 с цежерамн па оси аб(!п.ио(1» к.ас1аю1,п,мхся оси ординат. 328. Oo(iTH)u»To урйвждаие прямой, хсоторая: а) п)Х)Ходи'г персе Tonto (^1; -б) и (1; 2); б) проходит пере» напало зсоорднзхат и окружиостм + 2у f 4 = 0; в) пересекает оси координат в точках (-3; О) и (0; -3). 329. Составьте уравнения прямых, содержащих сто]юны треугольника ЛЙС, ес.чн А(-1; -1), В{-1; 3), С(2; 2). 330. Найдите точку пересечения прямых: e)3Jc-y^5 = 0 а х-2п —3 = 0; б>х-ут1-0 н 2х-ор-?-5 = 0: в) касательных к окружноста x^-rzr = 4 в точках (2; 0) и (Ог-2). 331. Найдите тттчки пересечения: а) прямой х-3р + б = 0 н окружткт {x-2f + {у- I)* = 25; б) окружностей (х-2)^-ьр^= 1 н х* + р*= 5. ^ 332. Ланы окружность (х-3)^-ь(у - 2)^ = 8 в пряэгые х-р + 3 = 0 и X т р - 9 = 0. Найдите точку пересечения данных прямых и обише точки каждой из них и окружности. Уровень В 333. Составьте уравнение окружности: а) с центром на оси орлинат. проходящей через точки (-5; 1) к (3; 5); б) с радиусом 2-72 , проходящей через точки (1; 4) и (5; 4). —^ 334. Составьте уравнение окружности радиуса 5 с центром на осн абсцпсс, проходящей через точку (1; —3). Сколько решений имеет задача? 97 ГЛАВА III. Декартовы координаты на плоскости 335(опорная). Уравнение прямой, пересекающей оси коорлннат X у в точка.ч (а; О) и (0; Ь), где озьО н ЬзьО, имеет вид ——= 1 {урабне- а Ь кие прямой е отрезках). Докажите. 336. Докажите, что пряные j: + ^-5 = 0, 2x-j^-4 = 0 и х-3у + 3 = 0 пересекаются в одной точке. 337. НаЙди'гс длину хорды, которая обрпауотся П1>и пересо'инжи окружности (х н-4)® + (//- 3)*'= 4 и прямой л* “//19 = 0. 338. Найдите периметр треугольника, ог])аничениого пряМ1лми 4,Г"3//фЗ = 0, y-h х = 8. Составьте уравненш) прямой, коиюрая содержит медиану треугольника, проведенную к средней по длине oi'opone. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 10 Теоретический материал • с.войс/гва и признаки; 7 класс, п. 13.2 ’ С '* (а;ггвбра, 7 • взаимное расположение графиков линейных функций: 8 КЛАСС, § 4, 5 класс • виды четырехугольников. Задачи 339. Сформулируйте н докажите три п|жэпнка квадрата. 340. Два треугольника вписаны в одну окружн(и;ть. Стороны одного из ш!х равшп 7 см, 15 см н 20 см. HaiiniiTi* стороны второго треу|*оль* ника, если он является египетским.* * Напомним, что егнпетскям трсуто.тьинк<^ называетсл прямоугольный тре>толъннк. стороны которого относятся как 3:4:5. 98 § 10*. Метод координат Лк. 59 10.1. Решение задач методом координат Форму.цы и уравнеямл, по.чучеммыс и э'1'ой гдаво» дают возмомсяосч'ь изума'п» л'еолнп'рнмескле фигуры и их свойства с 1Юмояи>ю ураш-шммй и неравенств, т. е. испо.пьзовать и 1ч>омстрж: средства алгебры. Taicoii метод жк^.иед^^вания геометрических фх^'ур зАдаывают мткнкш- ico{ipdu.rmm, а (юответс’гвухощх# раадел )'сома^рии — аналипШ' четой ееом&триШ. ^ Задача Докажите, что сумма каодратов диагоналей трапеции ровно сумме кводротов боковых сторон, сложенной с удвоенным произведением оснований. Решение С<рормулируем данную зодочу а координатах Х1ля этого расположим данную трапецию ABCD в системе координат ток, чтобы ее вершины имели координаты А(0:0). 5(а; Ь). С{с Ь). D(d: 0) Соис. 59) ^ьерез^лт сумАку кзодрстов диагоналей трапеции через координаты ее вершин: АС= ^ - (Q - dy - tr = <г ^ 2Ь--i-С-'- - 2ad. вычислим ixлины оснований тропеции: A& = d, ВС = с-а. Выразим в координатах сумму квадратов боковых сторон: АВ*^ (с - dy ч-- 2Ь'4--г - 2cd Прибавив к этому зырожению удвоенное произведем ние оснований, имеем: ВС= =tf + 2fc‘-^<5-d^- 2cd+2cd - 2ad = + 2b^ + с* + d* — 2od, что и требовалось доказать. 99 ГЛАВА 111. Декартовы координаты нз плоскости Итак, решение геометрической задачи методом координат состоит 1ш трех основных этапов: 1) сформулируйте данную задачу языком координат; 2) преобразуйте алгебраические выражения, пользуясь известными соотношениями и формулами; 3) переведите полученный результат на язык геометрии. Нп по])вом этапе репюния часто бывас'г иео6ход)шо эадатз> па пло" oK.oo'j'H сиетшу координат. Обз^хчво ее зп>)биршот тше, чтобы itaii можно болыпо координат вершин рассматриваемой фигуры б].1ли равны нулю или одному и 'З’ому же числу — это позжзляо’з' маноималыю ун]>ости'з‘ь далыюйшнс алгебраические преобразования, Рис. 60. Опроделонип уг.по-BOIX) ко;к)|ф|1ЦИРНТП лря.мой Рис. 61. Г«oмeтpич<^cкaй смысл к н тш >'р8лнскин прямоА 10-2. Взаимное расположение прямых в системе координат Как известно из курса алгебры, в уравнении невертика,льиой прямой y~hx-hm- число h называют угловым 1сооффщиашпол% прямогХ. Пусть прямая проходит через точки t/,) и и образует с положительной полуосью оск аСкнщсс острый угол а (ркс. 60, а). Выразим из irpAMoyroju»-ного треугольника MNK тангенс угла а: NK tga=^igZSMK = мк в случае, когда угол и тупой (рис. 60, 0): tga=tg{l80^-j^^MX)^-igZNMK, =^MiZMi. = bZJL.= k. tga- Итак, угловой коэффициент прямой к равен тангенсу угла наклона прямой к положительной полуоси оси абсцисс. Гео.метрическиЛ смысл чисел к и т з уравне-НЕИ у=кх-^т наглядно показан на рис. 61. Теорема (критерий параллельности прямых в системе координат) Прямые и заданные соответственно уравнениями у = Jt,x +^Л1, и у = к X + параллельны тогда и только тогда, когда 1ПП § 10^ Метод координат Рис 62. К доказательству свойств н ирнзвпка па* раллельности прямых Рис. 63. К доказательству своГ|ствл н признака пер* пендикулярности прямых Доказательство □ 1) Свойство. Пусть 11/j. В случне, когда обе эти прямые параллельны оси абецмсс*, = 0 и утверждение теоремы очепидпо. В П|,»(л'Нвном слу'гае (рис. 62) а, =ag как соответственные углы при параллельных прямых /j и и секущей Од:. Итак, tg«j = tgaj, т. е. Очевидно, что поскольку в другом с.чучае данные прямые совладают. 2) Прижшс. Если /(*, = = 0. утве-|>ждени(* теоремы очевид- но. Проведем доказате.чьство для случая, когда данные прямые образуют с положи’1'е;1ьной полу(»сью ОСЯ абецнсс oc'j'jibJo yiMu.i (д}эугоЙ с.»1учай ртшФг^ риге самостоятелыю). Пусть fe, = А, и /п, ^ откуда tgcCj = tga^. Поскольку разным острым углям а соответствуют разные таш'енсы. то =«,, следовательно. по признаку пнрнллельностн прямых /, lli^. Теорема доказана полностью. Ш Теорема (критерий перпендикулярности прямых в системе координат) Прямые и 1^, заданные соответственно уравнениями y = + и y = kjX-hm^, перпендикулярны тогда и только тогда, когда k^-k^=-l. Доказатсльство □ 1) Саойстт. Пусть /jl/g (рнс. 6И), Из прямоугольного треугольника АВС (ZC а 90’) имеем: ВС 1 tgO(, = IgZCAB^ -7^ - ctgZC7M = ЛС 1 tg ^СВА Итак. tga. sgotj 2) Прилнак. к, -1. Пусть = T. e. ky=------. Поскольку ftj = tg a,, = tgQj (cm. рис. 63), TO 1 I tgZCAB=- tgUSO^- ZC/U) i^^CBA =-------= ctgZCBA. ГЛАВА 1(1. Декартовы координаты на плоскости Учитывая, что ctga=tg(9(r'a), имеем tg/CAJ? = tg(90''-i^CflA). Поскольку угол СВА острый, то у тол 90"-^СВЛ тнкже остры:й, следовательно. ZCAB = 90 -ZCBA. Тогда ZCAB + ^C/M^90% т.е. ^С = 90\ Теорема доказана полвостью. ■ ' ' 'Зодочо ’ Определите, есть ли среди прямых: х-3у-3 = 0. 3x-fy-9 = 0 и х-Зу+12=0 — параллельные или перпендикулярные. Решение Представим уравнения данных прямых в виде у=кх ^т: y=ix-l, у=г-Зх + 9, y = ixf4. Итак, поскольку — (-3) = -1, прямые y = ix-I и у--х-4 перпен-3 дикулярны прямой у=-3х-ь9. Поскольку 'г-'г и -1:^4, то прямые II 3 3 у- -х-1 и у = уХ+4 параллельны. 103,, inipwMeiHieiHiMe 1шордИ11'*эт к. решению) ®адач на отыскание ГМТ Решение задач на отыскание ГМТ с помощью метода координат прел усматривает два основных атапа: 1) составление уравнения с двумя неизвестными х и //, которому удовлетвор?иат координаты любой точки нскомо1Ю ГМТ. На этом этапе обосновывается прямое утверждение: если точка Л/(х; у) — произвольная точка искомого ГМТ, то ее координаты удовлетворяют полученному уравнению; 2) доказательство обратного утверждеавя: любая точка, координаты которой удовлетворяют полученному уравнению, принадлежит искомому ГМТ. Задачо Даньх точки Л и В. Найдите геометрическое место точек плоскости, для которых разность постоянна. Решение Выберем систему координат ток. чтобы точки А и В лежали на оси абсцисс, а середина отрезка АВ совпадало с началом координат (рис 64). Пусть АВ = о. § 10*. Метод координат 70гда дпиныс точки будут иметь координаты и извольной точки М(х; у) по условию задачи - МВ*' = к. Записав это условие 1> координатах, имеем: |^х+j j •l y^-^x--?* j-у*'=к. Упрощая это выражение, получим 2ах“к, т.с. х = го Итак, каждая точка искомого ГМТ принадлежит прямой >=—-, которая 2j0 параллельна оси ординат (т. е. перпендикулярна пря/лой АВ) И проходит через точку И наоборот: если точка М(х;у) лежит на прямой X 3 . то ее координоты удовлетворяют уравнению МА* - МВ* = к, сле- довотельно, точка М прииодяежит искомому ГМТ. Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 341. Квадрат со сторош>г 1 раоюложев в системе координат так. что три его вершины лежат на осях координат, а четвертая — в первой координатной четверти. Наз(®ите ко<фДИваты вершин квадрата. 342. Ромб с лнагоналяхн 6 н 8 распо.южеы в системе координат так. что его лнаговали лежат на осях координат, причем бо.тьшая диагональ — на оси абсцисс. Назовите координаты вершин ромба. 343. Назовите >тловой коэффициент прямой, которая: а) парал.1ельна прямой у - -0.5х 7; б) перпендикулярна прямой у = -О.ох - 7. 344. Одно из оснований трапеиии лежит на оси абсцисс. Каким уравнением задастся прямая, содержащая второе основание, осли высота трапоции равна 8? Сколько решений имеет задача? щ-з ГЛАВА III. Декартовы координаты на плоскости ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 345. Рноположите в системе кос»рДинат равнобедрошилГ! треуго.чьинк с ociiouftHHOM 6 и боковой стороной 5 так, чтобы основтше и iiopnnimi. и))о'П1но;1еж1\щая осиовакию треугольника, лежали на (»слх коордикат. Оп])рде.чнто коо])дин«']'ы веришн треуголыншса. 346. 1^лс1ю.иожите л сксч’сме координач' нрямоуп)ль)1ую ч'рапоинк» с осяо1ипшямн а м h (ai т])ппецпн .ЧО101ЛН на осях координат. Определите коордишгпл нершии трапеции. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 347. Составьте уравненве прямой, которая: а) параллельна np5DCOH 2x-f-Sv-^l=0u проходит через точку П; 1): б) параллельна прямой хч-^-14 = 0 и иртходит через начало координат. 348. Даны прямая 2х-у-г4 = 0 в точка >Ц1; 1). Через топку Л проведены прямая, параллельная данной, и пртая, перпендикулярная данной. Составьте уравнения этих прямых. 349. Докажите методом координат, что параллелограмм, нмеющий равные диагонали. яв.тяется прямоугольником. 350. Докажите методом координат, что сумма квадратов диапталей пара.1лелогрдмма равна сумме квадратов всех его сторон. 351. Докажите методом координат, что средняя линия трапеции па-рал.телька ее основаниям. 352. Составьте >’равкен^ ГМТ: а) равноудаленных от качала коорд1гаат и точки (-4; 2); б) сумма квадратов расстояний от которых до точек (-1; 0) и (I; 0) ‘ равна 12. 353. Составьте уравненне ГМТ, разность квадратов расстоянии от которых до точек (1; О) и (-1; 2) равна 1. 104 § 10*. Метод координат Уровень Б 354. Составьте уравнение прямой, которая: а) наклокеяя к положительной пол>'оси о<*м я5с1яисс под углом 60 II прохоллт через точку (0; 1); б) наклонна к положительной ш?л>т)ся оси абсхшсс нш углом 135 п проходит через точку (0; -1). 355. Составьте уравнения касательных к окружности x^-fy'^=25 н точках {’Л; 4) и (-3: -4). Докажите, что оти касательные параллельны. 356. Три стороны 1свадрата лежат на прялплх Лх ч г/ h 1 = О, Зэ: 4 // 0 = 0, .г-3(/-3 = 0. Составьте ураниеиие прямой, на которой лежит четвертая сторона. Сколько решений имеет задача? 357. Докажите, что отрезок, сО('диыяющий с(Ч)елмыы диагоналей трапеции, параллелен ее оснопаииям и район их ио-пуразности. 358. Прямая удалена o'i' центра окружности радиуса R на рассто’ япне (I. Исследуйте взаимное расяюложепие ок1)ужности и прямой в зависимости от значений rf н Л. 359. Расстояние между центрами окружиос*1Ч1Й с раднусамн Лиг равно С; б) ЛАВС=ЛС77А , Задачи для подготовки к контрольной работе № 3 1. OipcMiK BD — медиана треугольника АВС. Найдите координаты иершнпы С. есди Af-1; D(3: 1). 2. Точки Д|-3: ^1) в S(5; 5) — диаметра сифужностп. Найдите радиу* jToft окружности. 3. Составьте уравнение окружности с девтром (3: -4), проходящей через начало координат. 4. Нлйлпге точки пересечения прямой 2x-5p-^20 = 0 с осями коор* Д1ШЛТ. 5. Определите, является ли отрезок АВ диаметром окружности + о, если Л[-Ъ-ч/о], В[-5;->/5|. 6. 71окажнте, что четыоехугольник ABCD — прямоугольник, если /\(-2: О). В<4; 3), С<5: 1). Ъ(-1; -2). Итоги главы 111 итоговый ОБЗОР ГЛАВЫ П1 Простейшие задачи и уравнения фигур в координатах Уртгьтт прялшй алг+ fei/ + c=0 (а и не равны нулю однозрененно) Уравтиие теар тттшшьой прямий Частные случаи расположения прямой в системе координат Графическое Значения коэффициентов Особенности пре^стаеление и. вид уравнения расположения a = 0.&ss0. Прямая параллельна by-г с = 0 или у = Уд» оси абсцисс или совпадает с вей. у* У-Уф е гдеуд=-- — 0 Уравнение оси абсцисс у = 0 о • некоторое число 107 ГЛАВА Ж. Декартовы координаты на плоскости Окончание таблицы Графическое п рейс та влеяие Значения коэффициентов и вид уравнения Особенности расположения i/ 0 к Х«Х(, а^0,6 = 0- ал + с = 0 И.ЯИ X = Хр, гдед*о=-“ — а некоторое число Прямая ххараллельна оси ординат или совпадает с ней. Уравнение оси ординат х-0 .V II' > / * > О X a^Ofb^OtC^O» ах ^ by = 0 или у = hXt где^ = — — Ь некоторое число 4 П])лмая проходит через начало координат Взаимное расположение прямых в системе координат Критерий параллельности прямых в системе координат Критерий перпендикулярности прямых в системе координат Прямые и ijy заданные уравнеяня-у = + /Hj и у = -г соответ- ственно» параллельны тогда и только тогда,, когда = к^ и пг^ ^ Прямые /, н заданные уравнения- ми y^k^x + и у^к^ + т. соот- ветственно» перпендикулярны тогда и только тогда, когда - = -1 108 Итоги главы III е КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ III 1. Опипли'Гй прямоугольную систему координат на плоскосл'и. 2. Докмэкнто формулы координат середины orpesica, 3. Докажи']*^ формулу расстояния между диум я то'исами. 4. H/nimn»'j4^ У1>авнение окружности в прямоу)'олл>ной системе ш)0))дииат. 5. 1-)апи1П111'е ура]нле}1Ие прямой в прямоу1'олыюй системе зсоордимат. О ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ \\\ 368. Дингонали, параляе>№рамх(«а ЛВСТ ]и:рес<5как>тся в тонко О. ири* ной Л(-3; -1), В(0; 4)» 0(2: 1). Найдите координаты вершин С и Л. 369. Докажите, что: л) сумма ебсдисс с^>еднн сторон треугольника равна сумме абс* цнсс его вершин; б) точка п«ч>есечения медиан треугачьника, образованного средними лнниямя ланнсЕго треугольника, оовнадает с точкой пе~ ресечеввя медиан данного треугольника. 370. На оси ординат найдите точку, расстояние от которой до точки Д(1; 3) вдвое меньше, чем до точки В(2: -3). 371. Х1акы точки j4f-3; 1) ж В(7:1). Составьте ураваенве геометрического места точек С, таких, что треугольник АВС: а) прямоутатьный с пшотенузон АВ: б) прямолтольвый с катетом АВ. 372. Окружность касается осей координат, а ее центр лежит во второй координатной четверти а удален от начала координат на 2^2 . Составьте уравнение этой окружности. 373. Вершины треугольника АВС имеют координаты А(2; -6), В(4; 2), С(0; -4). Составьте уравнение прямой, содержащей среднюю линию треу1'олы1икл, параллельную стороне АС. 374. Докажите, что прямые or-r2v-6 = 0 и бх-у-*-5 = 0 пересекаются при условии а -I- 26 ^ 0. 375. Составьте уравнение прямой, пересекающей окружность х* + у* = 25 в точках с абсциссами -4 и 3 и ось Оу в точке с наибольшей ординатой. 109 ГЛАВА III. Декартовы координаты на плоскости Задачи повышенной сложности 376. Состипьте уравнение окружности, проходящей через точки (3; 0) и (-J; И)» если центр окружности лежит на прямой .г-//ч-2 = (). 377. МаЙдите расстояние от начала координат до прямой 3.VH- Й;/-13 = 0. 37В. Coo'j'nBVJ‘0 уравж-пше окрулшоет> описанной около треуголышкн (J норшнпами ОН -7)* (В; -S) ш (6; 2). 379, Докажите формулу расстоящш от точхш Ж(.г„; до прямой ал*. -I' Ьу с *= 0: d « У'——*--- .>• у/а* ■(•&* 380. Найдиуч^ )>ое зиаченмя /г, Л1>и которых прямая // <=/гл’:н-5 удалена от начала коо1>д?ша7* на 3 едашщы. * 381. Тстка М — точка пересечения медиан треуго.чьняка. АВС, нрнчем Л(-1; 2), В<2; 3), Л/ (1; 2). Найдите координаты вершины С. 382. Около равностороннего треугольника со стсфоной а описана окруж* ность. Докажите, что сумма квадратов расстояний от произвольной точки окружности до вершки треугольника равна 2а*. 383. На плоскости отмечены точки А и В. Докажите* что геометрическим местом точег Л£, нде которых (fc>0, *»!>, .VB является окружвость с аентром на прямой ЛВ (окружность Апол лонил). ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Развитие торговли и мореплавании, рос. -:.рй мышлеиности и техники, которыми ознаменовался XVII в . ' мособ'лвопти возникновению новых ^математинл. кил ид1/и и методов, отвечающи:», требованиям нремснн. Одним из проводников таких идей был 1Ччте Декарт (1596—16S0) - выдающийся ФрдНЦу;П.КИЙ фи.'Н'.О.;., MdieMdTHK. фИЗИК, фи^.И;; ЛОГ. LUnpoia Mt-JTepecoB зтого человека поражает ' кроме матомспики он обогатил евомми откртитипми апроиоммк), физику, (‘)иологию, медицину. Но yi-in-версалы-1(>й наукой, способной- обт>ж.ииПл псе яп-|;Леиия реллыюго мира, Декарт считал философию. Iff Ом стал ()(:Л(.)В()('10Л0ЖНИК0М'СОбСТВеМИОГО фИ:ЛОСО(|.Т- щ, ского учения картезианства (Картезий - латини-Щ ЗИрОЕЗНЬ.С. Hv,:.niJn-4 Дрг^*рта), в КОТ:>Р*'-М ^ - взгляд Hd i.'t -TiiTir ь. - 'гвенчых науч; ;.х 10(;.>ий Ьиг.г с-.1 ,'я 'd является обралд^.-! са%со г:г9ержг-.1-^-'-:чтуке к 6ср-сы зт сг.-с-дго,' МЫ' Г.' ,т-:■ 'i-jf. .я i нения На родине, в 16/-'? I Декар’ Я: t:-vt лом гг р^зть 5 Голландию. ”dv в ■ В' :Е-’- видело св^л лгс .сл '‘"ч ':лд:,дения о методе, лотас 1Л; V л . С'тьюсивать истину в та.'-" изложил Ч'';-':ь'Л'- С' TO'fitLj'A. ■ V гст-^глия: ") никогда пдуг^и--• ■•‘О '-Ч;'!''' ‘С- г:р15ИЗБе..' Г‘Ро:1;ем Р . ' у. 1 I iJ W « « "г:ииДг‘'м мал :: ГД' й)М 'f заьия лесе- :Л' жеиия: «Дисщтрика*», «Метеоры» д Геомстрип». Именно н рюгпеднем нз^ожен ч<етод соординат. хо-торый 'т ^л • ■ "'Айлвой знали’пчесч^й -огуЧТ-рии. Ин1*')? дчо, мго в этой работе Д карт впервые дал ПОНЯП-1Й переменной величины, ввел степень. предгтл-Д' удоблус а г>-юеическуд: 'нм?^-лчч;у -- л-торая по'чт: не гтл;; -т' - гя от совречлэнгкпД а та: же первым г1,1л пред* гавлять уравнение в виде, когда в г.равой ’■ лт!' стоит wyiifc. чГеометриР'- еще пр»* жизни авторе ^ьщпржлпа четыре переиллслия и >.тала настольной книгой м.нтематикоа тог<» времени. .-Л - УГ"Д-^> ■. ЛЬ .»■' - • ■ • ' ;'-■*» ,■ ‘ - д'| / /• Лс:1| ■ . с Wc г' ' |р?|№ .. '-б! Л ГЛАВА 111. Декартовы координаты на плоскости ТЕМАТИКА СООБЩЕНИЙ И РЕФЕРАТОВ К ГЛАВЕ III 1. Рене Декарт: личность, открытая, идеи. 2. Патярные координаты на плоскости. 3. Задачи оптимизации. Применение метода координат в жошамике. 4. - методом koo]W?hvti Л«];нГ)Ол«> м олэдпс, !>, ,V.I,oKa44nTo.iji>G'JUJO 1'еол«5Т)л«чос)Ш2г теорем м<)'/'одом коордиз^ат. РЕК011\ЛЕНДОВДННЬ1Е ЖтЧИШШ ИНФОРМАЦМИ. 1. WnTGMa'j'H'iHa хрестома’Ня для 6—S loiaciu. Т. 1 [Текст]. — К. : Рмд. IIIK., 1968. — 320 с. 2. Математична хрестомат1я для старших 1слпс»н. Геометр1я. Т. 2 (Текст] / Упоряд. Л. В. Кованцова. — 1C. : Рад. шк., 19(И). — 283 с. 3. 1'лейзер, Г. И. История математики в школе. VII—Vni класс1.1: Пособие для учителей [Текст]. — М. : Прогнешенне, 1982. — 240 с. 4. Фшпер К. Истх^ия новой фш^зеофяя. Рене Декарт [Генст] К. Фишер. — М-: ACT, 2004. — (Се>шя «Philosophi»). 5. Декарт Р. Разыскание истины [ТекстЗ / Р- Декарт. — СПб.: Азбука, 2004. — (Серия ♦Азбука^тассика» (poket-book)). 6. Поитригил л. С. Метод координат [Текс’1'] / Л. Поптряз'ик. М. : Мпукп, lOBI. 7. KyiiiHij), 1. А. Методн розв’язування задам з геометр!'! [Токст] / I. Л. Kyuinip. — ТС.: Абрис, 1994. 8. Кушиир, И. А, Координатный и векторш.п! ме'1ч>ды решений! задач [Текст] / И. А. Кушиир. — К.; Астарта, 1996. 9. Интернет-библиотека МЦНМО. https://ilib.mirrorO.mccnie.ru/ 10. Сайт вндавнпцтва «Ранок*, https://4rww.ranok.com.ua 11*> § 11. Даихение § 12. Центральная и осевая си?.!ыетрии § 13. Поворот и параллельный гтеренос ^ § 14. Подобие фигур § 15. Метод геометрических п оеобоазований хеометрия является проооразом красоты мира. Иоганн Кеплер, HeMet^rctiit астроном и математик Продстпвьте себе, ^гго перед вами гладь тихого пруда и вы бросаете в него камешек — по воде кругами разбегаются волны* причем центр каждого крута находится именно там, где камешек упал в воду. Л тепорь поднимите переднее колесо велосипеда и покрутите его - колесо не сдвинс?тся с г^еста. но его слиды закружатся в неистовом танце. Станьте перед зеркалом с карандашом в правой руке — и зеркало •11|>е8|М1тнт» вас в левшу, ведь ваш двойник будет держать кярандаш в левой руке. В ящике вашего стола лежит угольник: вы немного ылдвинуди^ ащш — уголышк пе4>шестмдся1 с )шм, Тпп м.»и шза'кч и киждога т зтиий емгучаев с фигу))амм, о к.<т>рых рочь, иромаойду*!' <>п]>еде.венные шмецошзл, лреобразозтхшл. Идея 1]);>(К)бразовахшй ш*ляст(1я одной нз оснозшых идей оовромозг пой матомач'пки. G ое похйозцыо у<;пе)ш-10 доказылаюч’ слойашо уч'ворясдо* имя из рмзмых разделов геометрии» 1<о'т0])ые выходят далеко на пределы п,1К.ольиого курса- С помощью ■гоометричхкяшх преобразований и, )шм-пыоте)>иой графинм кше^чачюграфисты и]оражак>т воображ()ИШ) зричю-лл1 удииич'ол)>ньшм образами и пеобык.1Ю)*оишями 1Ю))евопло1п.онилми на .'Ж]>ане. Мреобразовагшл помогают художникам правилгню строн'гь к<>мпо:шции картин, а химикам — нсочедовать структуру кристаллов. И атом разделе мы рассмотрим основные виды геометрических преобразований на плоскости. § 11. Движение Рис 6S. Соотеетстии между точками полу* окружности и диаметра 11.1. Понятие о геометрическом преобразовании Любую геометрическую фигуру хможно рассматривать как множество точек: например, на ПЛ0С1СОСТИ окружность является множеством всех точек, равноудаленных от данной точки. Кроме того» шпшт двух фигу):) можно устанав л и ва*п> coo'j'ne'j'CTmiH. Рассмотрим Ж).иуок.рул<11ост]э с нонтром О и дшшетром ЛВ (рис. пронзводьзкя'^ точки иолуокрута^оетн опустим иерлендикуляр ш* прямую ЛВ й будем считать, что йаждоэЧ точке А' полуокружЕостн соответствует точка X" - основание перпендикуляра, опущенного из точки X на пржлуго ЛВ. В силу теоремы о существовании и единственности перпендикуляра к прямой каисдой точке полуокружности в таком случае соответствует единственная точка диаметра ЛВ, и наоборот: каждой точке диаметра поставлена в соответствие единственная точка полуокружности. Кроме того, разным точкам полуокружности соотжггствуют разные точки диаметра АВ (точки Л и В, которые соотзетстзуют самим себе, принадлежат как по-лх'окружЕостн. так и лнаметру). В таком f -\"чае говорят- что установленное соответствие является преобразоеани€м полуокружностн в диаметр. Оп реде л е ми е Преобразованием .;1игурь: F в фкгур) F' называете*: та^ое соответств^че, при коюром: 1) каждой точке фигуры F соответствует единственная точка фигуры F'. 2) каждой точке фигуры F* соответавует некоторая точка фигуры F, 3) разным 1очкам фигуры F соответствуют разные точки фигуры F' Фшурп F' назыввется образом фигуры F для данного преобразования. В пткольном курсе геометрии будут рассматриваться геометрические преобразования, которые не изменяют форму данной фигуры. В отдельный вид выделяются гфеобразовання. прн которых размеры фигуры тпкжс UC изменяются. . 115 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования Jf F’ Picc 66. К опродсмапию двняаитя 11.2. Движение и его свойства Определен i-ie Движением называется преобразование фигуры, при котором сохраняются расстояния между точками данной фигуры. Это означает: если фигура F' яи.цяетоя образом фигуры Fy полученным при д1шжо1Ши, то .шшбзло две точш. М и Y фигу)зы F 11с)>еход«т и X* и 7' Фитзы так, что ХУ=^Х'Г (рз^с. 66). Заметим^ Ч'Ш пон.ч'гие д«х4жшмя вотрочаотол ш в фшише, но там оно имеет* друз'оо срдершние, Физическое дзиж^ие характ-еризуется траекторией, скоростью в т. IL, Напротив, в геометрии имеют значеЕве лишь начальное и конечное положения фигуры. Сфорз«улируем некоторые свойства движения. Очевидно, что если фигура F' получена в результате некоторого движения фигуры а фигура F" — в результате другого движения фигуры F\ то расстояния между соответствующими точками фигур F* и F** равны, т, е. даа послг&о-еательны^с дтж^ния скоаа дают д^иж^ние. Бели некоторое преобразование переводит фигляру F 3 фигуру F\ то существует преобразо* вавие, которое переводит фигуру F' в фигуру F. Такое преобразование называют ображпяым давно* ку. Если данное преобразовашю сохравяет расстояния меншу точками, то обратное также имеет это свойство. Это означает, что преобразование, обратное дегьжению, таклее является движением. Докажем основное свойство движения. Теорема (основное свойство движения) При движении точки, лежащие на прямой, переходят в точки, лежащие на прямой, и порядок их взаимного расположения сохраняется. ПА § 11. Движение Л* !У Рис. 67. К локпзатсль* стпу огпопипп) спой' стал д»иж(*и11>1 Рис. 68 Рис. 69 Доказательство О Пч-сть ва прямой АС точка В лежит между точками Л н С. а точки А\ В' и (Г — образы точек Л, В н С, полученные при движении (рис. 67). Докажем, что точка S' лежит на прямой Л'С' между точками Л' н С'. Если точка В лежит между точками Л и С, то по аксиоме измерения отрезков ЛС=ЛВ + ВС. По определению движеямя ЛС = А'С', АВ = АЪ\ ВС-В*С\ значит, А*С’ ~ А'В' В*С\ По следствию из неравенства треугольника это означает, что точка В' лежит на* прямой Л'С' между точками Л' и С\ т. в. точки Л\ В' II С' лeж^lт на одной прямой. * . Теорема доказана. ■ Следствие 1 При движении прямые переходят в прямые, лучи — в лучи, отрезки — и отрезки. Следствие 2 При движении сохраняются углы между лучами. Действите.чыю, пусть лучи АВ и ЛС, но лежащие на одной прямой, при движеинн переходят в лучи АЪ' н Л'С' соответственно (рнс. 68). Поскольку расстояния между ч-очками при движении сохраняются, то ДЛВ('= АЛ'В'С' но трем сторонам. Итак, /LBAC ~ /.ВАС, т. с. градусные меры углов при движении сохранягттся. Зашхчо Докажите, что при движении пораллелъные прямые переходят s пораллелъные прямые Решение Пусть при движении пераллельные прямые а и Ь переходят в прямые а' и Ь’ соответственно. Докажем от противного, что a'ilb'. Пусть прямые а* и Ь' пересекаются в некоторой тон* ке О' (рис. 69). Но прямой о существует точка О,, а но 117 ГЛАВА IV Геометрические преобразования прйллой Ь — точка 0^, такие, что при движении обе эти точки переводят в точку О*. Поскольку точки Oj и Oj. лежат но параллельных прямых, то росстояние между ними не равно нулю. Но расстояние между их образами ровно нулю, что противоречит определению движения. Следовотсльно. ноше предположение неверно, т. е. о'ЦЬ'. Напомним» чго фш-’уры мы т-шывади раззиыми» ос.«и они оонмомулюичо) хнгчошииш^ тзадодшищ! ннодилось на на- Ии(уаши(' гоомет)»1Чосетх лреобразовадшй, и часц'ности д»и.'/комин, по»т),илот отой^доотнит)> надожщш фИ]»'да>1 F на Omrypy F' с дпимш-нмйм» TjpH к.оач)],юм фигу)>а F йер&ходнт в фш'уру F\ Teopeii/io (о связи движения и иаложенл^я) * Любое наложение является движением, и наоборот: любое движение является наложением. ООосноваиия этих утверждении преястявленм в Приложении 3. Следствие Равные фигуры переводятся одна в другую движением, и наоборот; при движении любая <^гура переходит в равную ей фигуру. Таким обра ^г>м. мо:-кно дать такое опрелеленне равных фигу!». Определен г» е Две фигуры идзывдсггся равными, еоти они совмещается движением. Вопросы и задачи ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 384. Может ли движение переводить: а) сторону ппраллетограмма з противоположную сторону: б) одно из оснований трапешп* в другое; и) одни из углов при основанш! равнобедх>енного треуголь-ннка в другой; г) один из углов разностороннего треугольника в другой? 385. Отрезок ЛС и его середина & при движении переходят в отрезок А'С и точку S' соответственно. Найдите длин>' отрезка Л'С', смуш АВ= 20 см. 11Я § 11. Диижение Ф 386. П))н диижении чстырехугольншса ABCjD получили квадрат Л'Л'О'/,)', Определите длину диагонали БД если AV = 4 ом. 387. Троуголышк А'В'С' является образом jjauHocToponnero треуголь-тиса ЛВС\ полученным при движении. Определите углы треугольника А'в'с: ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 388. Начо]>гит{^ дне шсружкости с общим центролч О. Опишите гоомеч’-рИ')0(п«)о п1>мобра«бваиие, жфеводящее мешьшук) ок-ружнооть в боль'^ шую. Яи.илеч'ся .>ш такое 1Ц>еобразование днижепиемУ 309., HaMojrj'H'i'c-i хирямоугозхышк А.ВС!^ и отмслъте точку перегдншаии ого ДШ1ГОМП.ЧОЙ О, Ошшште згеометрическое п]к:оГ)1)П«оваяш^ jiopoBG-длщоо чроуз'о.пЫ'ШЗС ЛОВ 3&: трёуго.чьшпс Х>ОС\ Янляетоя такое пре-обрпаовднне движением? ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 390. Точки i4, В я С не лежат на одной прямой и при движении переходят в точки Д', н O' соответственно. Докажите равенство тре>та11»Н1!Ков АВС и А'В'С'. 391. Докажите, что при дзнжевнв смежные углы переходят в смежные углы. 392. Докажите, что прЕ лзнженгг зертвкальяые углы переходят в вертикальные углы. 393. При движенин разносторонннн треугольник АВС переходит в треугольник МХК, причем ZA = ZX, ZB=70\ Z\f~20-, Найдите углы X а К. 394. Треугольник Л/Л’А' — образ треугольника ЛВС. полученный при движения. Найдите углы треугольника ЛВС, если ЛВ = ВС, а наибольший угол треугольника Л1УК равен ^00'^ Уровень Б 395. Докажите, что при лзджезли подобные тречтольнпкп переходят в подобные треугольники. 396. Докажите, что если образом данного четырехугольника, полученным при движении, является трапепня, то данный четырехугольник также яв.;||1ется трапецией. 119 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования 397. Докажите, что при движеншт параллелограмм переходит в пп-])алле;шграмм. 398. При дш1Ж0)Ши \>оьхЬАВСи переходт1Т в четырехугольник АЪ'С1)\ Найдите углы полученного четьфехугольмика, если ЛВ-ЛС, 399. IliJH дниженин четарёзсугольиик ABCD 11е]>сходит в че-ты1)пху]’0лы1ик AB'C'D*. Найдите углы четырехугольника ABCl)^ если Л*1У\\В*С\ /4'Д'пС'Р\ /В' = 140'^ (рйошотрите два олучал). -> эевь В' 400. При днижопии фигуры н 7*’^ и их оГнцал точка О mJi,»exo;prJ' н фигу))ь» 7'Y и 7‘У и точку О' соответствешю. Докажите, что tohjui (/ — oCiiMMiJ точка фигур F* к 401. Д()каии1то» что при двз^ж^<дай ззе]>«>!(>дш’'3;4 ок)>ужиое’3'ь того же {ждиусл. 402. Докиткитс признак равенства ляраллслоа*раммов со двум днаго-валим и углу между никн. 403. (к}юрмулнруйте а докажите любой признак равевс^гаа ромбов. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 12 Теоретический материал • иаралаелограхм и сзойстза: • вялы треугатьнвкоз: • виды четырехупиьЕнкоз, 8 класс. § 2 7 класс, § 16 8 класс. § 4, 5 Задачи 404. 71окажнте, что отрезок с концами аа сторонах правн.тьвого шести угольника, проходящий через его центр, делится этой точкой пополам. 405. Отре.юк с концами на боковых сторонах раипобед реп него тре* угольнике. П€рпендик\*лярнын высоте, проведенной к основанию, делится этой высотой попалам. Докажите. 120 § 12. Центральная и осевая симметрии сссс Симметрия .V-'«X . и».* ки'ГГ' ■ разм??с^**». (>;Ь<И '*’пдх »Ь и р )■--Г>СиК>Ж4Н1ИИ ‘4дОС‘Й Ркс. 70. Ч*0'П(и Л' л X* смм‘ м<-}'1')>и' мпг) о'Ли»(;м‘1Ч}.иw-ш •J4)4H)« о Рис 71. Фмг>*ры II F* .iii; :* iHU езок ОХ\ равный отрезку ЛЧ/ Мы получили точку А", симметричную точке А относительно точки О. Определение Точп/. X Vi X' ИЙВЫВЗК1ТСЯ симметричнь^ми относительно точки О. если ючкй О — (ородмна отро-чса XX'. 0ч()»идм(п что ’гочкой, симметричной *j'04K<) А'' относ’гИто.«ьно 'i'cvntw О» л)*ляотся точка X, Точка О счжт«0'1‘ся симмоч'рнчиоЙ <;о.мой ообе и иа;и>)»нетсл Яре&^/миштгшем ашмсш/шц- (тлшшрП’ ей) отиосшпелыю точки О Ш1зывак)'^’ тикоо и))(‘-образование фигуры 7^' и фигу|)у F% и))и кото)к)м каждая точка X фигуры «о^хзходит в точку Л" фигуры F', симметричную точке X относительно точки О (рис™ 71). При атом фигуры F н /**' ин.зышг к>т симметричными относитеяько точки О. Симметрию относительно точки называют также центральной симметрией. Если преобразование сим.метрнв ч-гноси:« тьш' точки О переводит фиг>т)у F в себя, то такая ф1?гу|: называется центрально^сидс^сетричкой. а ti.v ка О — цектродс симметрии фигуры У. Например, точка пересечения диагонале* ттяраллелограмма является центром симметрии п^ргллелогра.мч.- (рис. 72к поскатькт цснт]/Г:.'1тЬ . сн?£метрня ' тйосптельно этой точки г^револ;:^ пграллелограмч в себя (соответстзуюшдя onv>pr задача рассматривалась в 8 классе). Теорема (основное свойство центральной симметрии) Центральная симметрия является движением. 1:^1 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования Рис. 73. К доклзатрль^ с']‘»у {М5|](тиого cjioli* imih CHWMlfJ'JHI» Док азательство □ Пусть при центральной симметрии относительно точки О точки X и У переходят в точки X* и У' соответственно. Рассмотрим общий случай (рис. 73), когда точки О, X и У не леясат на одной прямой (другой случай рассмотрите самостоятельно). Треугольники ХОУ н Х'ОУ' равны по первому признаку (Х0 = Х'0 н У0 = У'0 по определению дентральной симметрии, ZXOy = ZX'OV' как вер-тшса.тьные), т. е. ХУ = XT'. Таким образом, центральная симметрия сохраняет расстояния между точками, с.«едопа'1'ольно, является движопием. В Из доказанной 'j-eo))eMb) с.уедуе’г^ что цоитргьчь* шя oHMMOTpiwi обдадаеч'«(‘.ОАШ движения’. Зодоча Докожмте, что центральная симметрия переводит .прямую в параллельную прямую или. в себя. f^cuieni/?© Пусть доны точка О и прямой о. Рассмотрим сначала случой. когдо точка О не лежит на донной прямой (рис. 74, а). Поскольку центральная си/лметрия является движением, то по основному свойству движения центрольная симметрия относительно точки О переводит прямую о в некоторую прямую а\ Пусть точки X' и У' прямой о' — обрезы точек X и У прямой о. Тогдо Д ХОУ = = ДХ'ОУ' по первому признаку, откуда ZOXY - ZOX‘Y' Эта углы являются внутренними накрест лежащими при прямых а и а' и секущей XX'. Следовотельио. по признаку параллельности прямьгх oiio'. В случае, когда точке О лежит но прямой а (рис. 74. 6). симметрия относительно этой точки переводит произвольную точку X в точку X' прямой а. о саму точку О-в себя. Следовательно, прямая а* — образ прямой а — проходит через точки О и X'. А поскольку через две точки можно провести только одну прямую, то прямоя а совпадает с прямой о. Таким оброэом, симметрия относительно точки О переводит пряму<о а в себя. X О б Х‘ а Рис 74 ]22 § 12. Центральная и осевая симметрии X О 1»ис. 75. TO'IJCW Л' » X^ си М ?й Ч) J Ы О'ГНГ X! I i ■ Т«.ЧЫК> П))ЯМОЙ / Рис 76. Фвгуры Р и F* сихигтрачкы отяосл-телъво оряэюд i Интересно, что прямая является аеитрально-симметричной фигурой, причем центром симметриг. прямой является любая ее точка (докажите это самостоятельно). Как правило, геометрические фигуры имеют не больше одного центра симметрии. 12.2. Симметрия относительно прямой Пусть на плоскости зафиксирована прямая I и отмечена пр0143150Л)>ная 'J'ohk^ X. (]ж. 7li). Прове-д(!М из точгш Ж иортя)дикул.ир ХО прямой /. и o'j“-ложим на ХО o'j'poaoit OX/t, З'зазааый otj.H4RKV ХО, M)jI нолучнлн 'З'очку Л'', (;1^мме*1’]>з1чную точж' X отноштельно' прямой /. ^ О п р о д ел е >•/ W е Точки X X' называются симметричными относительно прямой I, если эта прямая перпендикулярна отрезку XX' и проходит через его середину. Отезидно, что точкой, симметричной точке X' отпоентельно прямой является точка X. Точки прямой L считаются симметри^шымн самим себе. Прямая I является серединпым перпендикуляром к отрезку XX" и называется осью сажметрчи. Преобразованием симметрии (симметрией) относительно прямой I называют такое ср-'нз^гг. зовавке фигуры F в фигуру F\ npi! kotodoj! ка.ч ;.тЯ точка X оетгуры F переходит в точку А'' фигуры F\ снмметрнчду-о X относительно прямой I (рис. 76) При этом фигуры F ш F' называют cujK3cempo4KM..icib относительно прямой I. Симметрию относительно прямой назышиот также осевой симметрией. Екхяи преобразование симметрии относительно прямой I переводит фигуру F в себя, то такал фигура называется симметричной относительно прямой и а сама прямая / — осью симметрии фигури F. Например, осью симметрии равнобедренного треугольника АВС является прямая, проходящая через вершину В перпендикулярно 123 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования 77. — ось симметрии рттобод-реипого тр(}у1Ч).т|ыш]«а АВО основанию АС (рис. 77). поскольку симметрия относительно этой прямой переводит данный тре-упхтьник в себя (докажите это самостоятельно). Теорема (основное свойство осевой симметрии) Осевая симметрия является движением. Доказательство □ Пусть при симметрии о’^'иоош’слыю примой I точхеи Z и у ш)].)о>;одит п точки X' и У' соответотвеино. Вводом снст(4му коордих^а'!' м'мк, чтобы прямая / совпала с осью Оу (рис. 78). Тогда при СЗ-ХММСТРИМ ОТИОС^ИТОЛЬИО О'ГОЙ прямой ТОМКИ Х(х^; у^) и У(х^; у^) по1Юйдут и точки X' (-дг,; /у,) и У\-х^, соответстиожю. По tlxonMy-ue*расстояния между точками имеем:_______________ ХУ = ^{х,- д:,)" + (l/s -.V, f , XT' = - (-X. }f + (v, - y, )* = ■^(x^ -x,f+(y, - //,)’. т.0.ХУ=ХТ'. Таким образом, осевая снмме'фия сохранжп' расстояния между точками, т. е. является движением. Теорема доказана. ■ Из доказанной теоремы следует, что осевая симметрия имеет все свойства движения. Задано Докожите, что прямой, содержощоя биссектрису угло. является осью его симметрии Решение Пусть прямяя / содержит биссектрису данного утло ВАС (рис. 79). Отметим но стороне АВ этого угла проиэволь-ную точку X. Поскольку осевоя симметрия является движением, от переводит луч АВ а некоторый луч АВ’. а точку X — 8 точку X’ луча АВ^ Пусть О — точно пересечения отрезка XX" с прямой /. Пр$1маугольные треугольники АОХ и АОХ ровны по двум котетам. откуда ZOAX = ZOAX*. Но по аксиоме откладывания углов угол ОАХ' должен совпадать с углом ОАС. следовательно, луч А8* совпадет с лучом АС. Поскольку X ~ произвольная точка прямой А В, то при симметрии относительно прямой / луч АВ переходит в луч АС. Таким образом, прялшя / ~ ось cvеходят и 'j’04Kn А и В' соответственно. Среди ])авенств а—г выберите i)hiu!iic'j'bo, KOTojKKi ne обявнтелыю выполняется: a) б) Л0 = Л'0; b) ЛО^ПО\ г) BG :=BU 408, К.а){ие н)>нмые при в’еитражгой c«me'j'px5M перехщя’т сами в себя? 409. К.акне иа фих'ур на рис. 80 имеют центр симметрии? Где ом рас-\юлож1т'1 D г Рис SO 410. Симметрия относитеяьно прязюи I переводит точку А в точку В. Как рагноложены прямые I н АВ? 411. При симмет;ши откоснт€.1ьно прямой / отреэсне АВ, концы которого не лежат на прямой /, серехолат в отрезок Л'В'. Из утверждений а—/ выберите утверждение, которое =е о6язгте.тьно вьтатвяется: в)ДВ = ЛВЧ б) AA±lz в) AA'IIBB*; г) AS IA'B'. 412. Сколько осей симметрии имеет отрезок; прямая? Для каждой из этих фигур опишите взаимное расположение осей симметрии. 413. Какие из фигур на рис. 80 имеют оси симметрии? Сколько осей симметрии имеет каждая фигура? Как оюх расположены? 414. Приведите пример фш‘уры, ксп'орал; н) но имеет ни центра симметрии, нк осей симметрии; б) имеет цевтр симметрии, но не имеет осей симметрии; в) не имеет центра симметрии, но имеет ось симметрии; г) имеет центр симметрии и несколько (бесконечно мнего) осей симметрии. 125 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования ■> о ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 415. Начертите треугольник АВС. Постройте треугольник АВ'С\ гимметричнын треугольнику АВС относительно топки А. Определите вид четы^юх\тольЕнка СВС'В' 416. Пач1*1)тите квадрат ABCD. Постройте квадрат, симметричный лашюму icwiApary относительно середины стороны CD. Сколько вершин дннишч) квадрата являются также вершинами его образа? 417. Паче|ггите прямоугольник ABCD и обозначьте центр его сим* Me'fpmi О. Укажите фигуру, симметричную треугольнику ABD отно- СИ1Ч'..иЬИО »\)ЧКИ о. 41Й.. JijJHUiwTf3 п охщжккда ]!)анносто]}(>хший троуичшыхи^с. Постройте т),к:уз‘()Л1>им,к:» тмтщмшмй данному отжхш'з’одьно хиэдра (зушмоа-рз^и ок-|:)ужжя'.ти. Оаредолш'о вид мжмч)у)Ч).т])>нх«ка, ко*зч>р)>гй оОрануется п)>и 1юс.1Шдраа'1'Сльном средниоиии ж?ригмн пос’хроол-шых треу)ч>.иы»И1«)в. 419. Jla4(>pTHT(i равнобедренный треуго.т>нш<. ЛВС v. оснозиип4-ом ЛС. П(>{1*тр<)йуч>ЛВ'С, сн-нушотрз^^хный тущпшихтку ЛВС отш)(!И']'о.пьно хгрзхмойЖ'. Найдн'1'о тош^.у О, прп (змммотрии о'шоои'го.взлю KO'j4)jjoH 'X’poyro.ijbHmt ЛВС ззорояоди'з' н треуз’олз^имк АВ'С. 420. Начертите острый угол ЛВС. Постройте угол ЛВС\ симметричный углу ЛВС отноентелько прямой АВ. В каком отношении луч АВ делит У1Ч)Л С'ЛС7 421. Начертите Ефямоугатьник ABCD и проведите оси его симметрии. С- - лнните последовательно точки пересечения этих осей со сторонами ijp ч; . ''ольника. Какую фигуру вы патучили? Являются ли оси сям- ipHi прямоугольника осями симметрии полученной фигуры? 422. Начертите правильный шестиугольник ABCDEF и проведите все оси • г») гпммгтзни. Имеется ли среди них ось симметрии трапеции ABCD? ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 423. Пайп:те точку, сэхмметрнчную: I т-*чке {2: 9) отн'>'ительно начала координат: •м : чке (2: -Т) относительно точки (1: 1): и) 1шча.чу координат относительно точки iicpecentMiHH прямых X ~ -2 и у = 3* 126 § 12. Центральная и осевая симметрии 424. ипндн'1’о Т0Ч1СУ, симд«етр1яшую: а) точке (2; 9) относительно точки (-1; 3); С) точке? (о; Ь) относительно начала координат. 425. Докажите, что центр равностороннего треугольника ио янлж>'1’ся цент1;>ом ого (;имметрии. Может ш луч иметь центр (;имметрии? Отпет обоомуйч'о. 426. Дoкaжи'JЧ^, что центр окружности является н.емтром ее (ишмотрии. 427. Иайди'1Ч! 'j’04i)'1'очке ( -2; -5) относшчглыю оси абсцисс; в) началу координат отжзеителыш прямой 428. Зйайдичч! точку» симметричную точхее (а-; Ь) отЖ)сител)ок): п) оси абсцисс; б) оси ординат. ^ 429. Ooc'i'/nn.Tf? урашкмше прямой, симметричной прямой i/ = x o'J'hocm-телыю: а) оси абсцисс; б) оси ординат; ») начала координат. —^ 430. Найдите п различных школьных учебниках (или в сети Ипте1жет) нзображеинл предметов, имеющие центр симметрии; ось симметрии; несколько осей симметрии. Уровень Б 431. Окружность задана уразвеннем (х - 4)^ т (у - 3)* = 25. Составьте уравнеинр окружности, гюсяетричнон данной окружности относительно: а) начала координат: б) точки (-1; 4). 432. Составьте урааяеяне нр.чмой. снмзгетрнчиой: а) прямой у = 8 откоснтвлъыэ точки (1; 3); б) прямой у = -X 1 относительно начала координат. 433. Докажите, что: а) ни одна треугольник не имеет центра симметрии; б) треугольник. н.меюшин ось симметрии, равнобедренный. —^ 434. Докажите, что четырехугольник, имеющий центр симметрии, является параллелогра.ммом. 435. Составьте уравнение: а) окружности, симметричной окружности (х-4)^ + (у —3)*=25 относительно прямой х = -6: б) прямой, симметричной прямой у = -2 отвосительпо прямой у = X. 127 ГЛАВА IV. Геометрические преобрааования 436. Составьте \*раБнение: а) окр\’жностк« симметричной окружности + = 4 относительно прямой у = 3: б) прямой, симметричной оси абсонсс относительно прямой у = х. 437. Докажите, что прямые, содержащие диагонали ромба, являются осями его симметрги. 438. Докажите, что прямые, проходящие через середины протино-ЛСЖ/11ДИХ сторон прямоугольника, яз&ляются осями его симметрии. Уровень В 439. Додажат), что нн одпа фигура ие ж>?)?-ет иметь ponmi два д.еиг])« С1Ш1«0ТрИИ. 440. Докажите, что точка, cwniM(vj'i>M4uajj точно (й; Ь) отиос1Г1ч».»)ы1о щишой /у = .т, имеет коО))диматы (#>; а). 441. Докнжнго, что тртшиня, ]1меютая ось симмотрни, ра»иоПод1)(ч!* япя. С(1)орму.чи)>уЙте н докажш'о обратное^ утверждение. 442. Дolcaжи*i'e, что точки, с]1ммотричные ортоцентру остроуго.чиного '^Чшугольника относ11телыю его o'i’opOH, на окружностм, описан- ной «»ко.||о треугодьвика. 443. Докажите, что фигура, имеющая две взаимно перпендикулярные оси симметрии, имеет центр си.чметрии. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 13 Теоретический материал • аксиомы откладывания отрезков н углов: 7 класс, § 2, 3 8 класс, § 3 признаки пар^тлелограммп; центр правгльного мвогоугатьвика. 9 класс, п. 6.1 Задачи 444- Точка О — деятр правильного треугольника АВС. Докажите равенство углов лов. вое в ДОС. 445. Две вершины прямоугольника лежат на оси абсцисс, третья вершина имеет коодаинаты (-4; -4), а точка (О; -2) — точка пересечения дннгомялей прямоугольники, Инйдите координаты остальных пе|)мжн. 128 § 13. Поворот и параллельный перенос Рис. 81. Поворот точки Л* около точки О кв угол а против часовой стрелки Рис. 82. Поворот фигуры F около точки О на угол а по часовой стрелке 13.1, Поворот Зафиксируем ма плоскости точку О и i»w-берсм произво.чьную точдсу X (рис. 81). Очмюлсим от луча QX в ааданнога иаправ.1)«иии уго.ч о заданной градусной мерой (х и отмстим т второй <‘.тороио угла TOHK^v так.^ что ОХ'к=ОЛ', Тгпаой порехфд топки X з* точку Ж' ав-’*нетс.я пторотом-ОК.ОЛО точки О на угол а. Определение Поворотом фигуры F около точки О на угол а называется преобразовзкие фигуры F в фигуру F*. при котором каждая точка X фигуры F переходит в точку X' фигуры F' так, что ОХ* = ОХ и ZXOX* ~а. Точку О называтот ц€нтром лоаорота, а угол а — ^глом поворота'. Кроке центра в упза, поворот задается также направлением — по часовой стрелке алн против чассшон стрелки. При повороте фигуры F около точки О на угат а каждая точка X данной фигуры смещается по дуге окружности с центром О н радиусом ОХ (рнс. 82). Очевидно, что при .тюбом повороте положение тгентра поворота не меняется. Теорема (основное свойство поворота) Поворот является движением. Доказательство Z Рассмотрим слунай. когда угол поворота меньше 180". Пусть при повороте около точки О на угол а точки X и У переходят в точки X* н У* * В шко.таном курсе геометрпп будут рдссыатриш1гься углы поворота в пределах от О* до 860’^. 129 ГЛАВА IV. Геометрические преобразо&амия Рис. ВЗ. К AoicaaHrojjh-отиу ociionnoixi ов{>йсл‘ва ио1шрт*а Рис. 84. Т1ои(к|ютиам симм1>трия правильного треугольнпкп соответственно. Рассмот])им общий случаи (рнс. 83)» когда точки О, X н У не лежат на одной прямой (другой случа1Й рассмотрите самостоятельно). Треугольники XOY и X'OY'' равны по перво.ыу признаку; ОХ = ОХ’ и ОУ = ОУ по определению поворота, ZXOY=ZX'Oy (в случае, представленном зда рис. 83, каждый ш* гп'и>: уг.чов ра»ел сумме (рис. 83, а) или разпос'ри ()>ис. 83, (5) угла ло»о)к>ч-а а ш уд'да Х'ОУ), Из разкнн'.тна тро^иилышкоп o.40Ay^‘'J> что ХУ=XT'. Итак, 1кжо)><''^’ (^>храняет 1>асс'1’0япил между точками, т. е. ни.ияеч'сл движением, (^.чучам, когда 180®<а^3б0% ршч:мот)>и'ге самостолтольмо. Ш С преобразоваимом 1Юво].)л)та таклсе связан определенный вид симмотрин, Ес.ии npxi поворо-то около некоторой точки О гш уго.и а (0“<а< 180'*) (1)и-гура F переходит в себя, то 1чяшрят, что эта фи1’ура имеет /10воро?нк^;о cu-JM>r.e«ipif/o (или cttAtMempuro бращепия). Например, повороч^пую симметрию имеет правильный треу1*ольнк1с; действительно, оп переходят в себя при повороте на угол 120' около точки о — центра данного треугольника (рис. 84). 13.2. Сонаправленные лучи. Параллельный перенос О поездах или автомобилях, которые движутся друг за другом или параллельными путями, например, из Харькова в К»*ев, говорят, что они ид)^* в од* ном направ.тенин. Геометрическое соответствие згой бытовой ситуации дает понятие сонаправленностн. Определение Два луча называются сонаправленными (или одинаково направленными^ если выполняется одно из двух условий; 1) данные лучи параллельны и лежат по одну сторону от прямой, проходящей через их начальные точки; 2) данные лучи лежат нз одной прямой, причем один из них является частью друюго 130 § 13. Поворот и параллельный перенос А СВ 1> м Рис. 8S. Coimiipaiwieii’' ПЫО и П)К)'ГИиОПОЯОЖНО }}йправлепн1.№ лучи X' Рис 86. ШраллвлышД ngpcBOC точке X ш вапре»' дет|к .туча ОА ш| расстоя' пва а и Рис. 87. Паралдртьяый шуррнпг фмгу|ш F в няпрак* .чопии лучи ОА по ршиггоя-mio и На рис. 85. а лучи АВ и CD параллельны и лежат по одву сгорон>* от прятшй АС; на рпс. 85,6 л>|^1 CD является чнсч'ыо луча ЛВ. Б оГюих &тих случаях лучи АЙ и CV соши1ра«лены. Зожтнм, что два луча а и />, сонапрачлониые о одним тем же лучом с, также сонаправлоши (рис. 85, в). Определе ние Два луча назыеаотся противоположно направленными, если один из них сонапраален с лучом, дополни тельным к Ар^тому» На pHG. 85,а, (5 лучи АЛ, и CD являются про1’и»оиоложно яаправлеииь)ми. * Пусть на илоск-ости надаа луч ОА, иричом длина отрезка ОЛ равна а ()знс. 86). Выберем произвольную точку X и построим точку X* так, чтобы лучи XX' и ОА были сонпиравленными н отрезок XX' был равен а. Такое п1)ео6разовавне точки X в точку X' является параллельным переносом в направлении луча ОА mi расстояние а. Оп ределе ние Пэра/шельным переносом фигуры F в направлении луча ОА на расстояние а мазывается преобоазовзние фигуры F 3 фигуру F*, при котором саждая iwica X фигуры F переходи? а то^* . X" фигуры F' ?зс. что лу--*и XX' и ОА сонапоззлены и XX* —а На рис. 87 фигура F' получена из фигуры /' при параллельном переносе в направлен ни луча ОА на расстояние о. Для любы.ч двух точек А и В существует параллельный перенос, который переводит точк>* Л 3 точку В. и только один. Действительно, по акся-о:че откладызання отрезков на луче АВ от точки А можно отложить единственный отрезок длиной АВ, т. е. искомый парал.тгельмый перенос задается .чу-чом АВ и длиной отрезка ЛВ. ГЛАВА IV. Геоме1ричес:кие преобрэзования Рис 88. К дохдяАтсль* ству основного слоАства параллельного переноса Теорема (основное свойство параллельного переноса) Параллельный перенос является движением. Доказательство О Пусть при 1шра.»1лелы10м переносе в направ* лсп>ш луча ОА на расстояние а точки X и У переходят Б точки X' п У' соответственно. Рассмотрим общий сдучай (рис. В8)> когдо1 ртровоК' XY не парадлолясн лучу ОА и и® .чсжлт на шш (другие С1.иучаи рассл«л'ри']'е oa)rtocTOH'j'o.ijbiio). По олроде.ченик) пара.илелького переноса XX'\\YY\ XX*^YY'~a. Таким обрааом. четырех-угольшк-Х^У'У, дме т^ропы шпщюго ШАра.и.)хе.ч).ны и ра^ы, — параллелограмм, откуда XY = XT', Следовательно, параллельный перенос сохраняет расстояния Э1ежду точками, т.е. является движением. Теорема доказана. ■ Если при некотором параллельном переносе фигура F 1г^)еходит в себя, то говорят, что эта фигура имеет 71ер€Носную симметрию. Среди фигур, которые изучаются в школьном курсе планиметрии, такое свойство имеет лишь прямая. Но примеры переносной симметрнн можно найти в других науках., искусегэе в пешеедневнон жизни. На рис. 89 предстазлнЕ зсквз графика функции n = sinx, которая будет изучаться в курсе алгебры; этот график имеет п^}^осную снэосетрвю в наяравленнн оси абсцисс. Рис. 89. Эскиз графика (hyiiKUVfii y = slnx 132 13. Поворот и плрадлельный пггренос О У+6) В прямоугольной снсггеме координат парал-лельяын перенос, который переводит точку (х; у) в точку (х'; j/')» задается формулами X + а. у' = у -i- 6, Рис. 90. Параллельный перекос в прямоугольной гистеме координат где а н Ь — некоторые числа, одни и то же для всех точек шюскости (рис. 90). Обоснование этого факта приводится в Приложении 2. Задача Прм пороялельмом переносе трчкл ('**2; 1) перехрАМ*!' 6 точку (3: -6). В кокую точку при током переносе переходит начало координгп? Решение * Пусть параллельный перенос зодон ц>ормуламм х' = х -I а, у' *= у ) Ь. Поскольку точка (-2; 1) переходит к точку (3; ~6), то 3 = -2 i a, биЗн Ь. Отсюда а и 5, Ь^-7, т. е. данный пароллсльиый перенос имеет (рорллулы x't=x-i-!5, y'wy-7. Подстакив в эти формулы координаты начала коорди-нот xsO, у = 0. ил-ieeM x't=0-f5:=5, у' = 0-7=-7. Следовательно, начало координат переходит в точку (5; —7). Ответ: (5; -7). Рис 91. Мариинский лвореп в Киеве Рис. 92. Софийсипй гоПор II Kiteiu* 13.3. Симметрия в природе, науке и искусстве в процессе изучения многоупхтьннков мы всякий раз выделяли из определенного класса фигур те, которые имеют элементы симметрии: среди треугольников — равнобедренные н равпогторонние, среди параллелограммов — прямоугольники, ромбы и квадраты, среди п-угольников правильные и т. п. И это не сдуча1Йно, ведь мир, который нас окружает, наполнен симметрией: симметричными являются цветы и листья, тела животных н насекомых, снежинки н гчрнсталлы естестченных минералов. То, что создано человеком, тоже в «/сноваом является симметричным — apxHTeia'yjim.u' сооружения ())ис. 91, 92), мебель, посуда, дитомоОили, 14^ ГЛАВА IV. Геогиотрические преобразования Рис. 93. Симм1гг|и1>1 графиков аясмгт гиртдх функций 151ЭЫ Mrandft lUjKimuHCHUU руипшн ох , АУГх х<> Татарский ор1шм<чип Рис. 94. Орнаменты самолеты и т. п. Мы находим симметрию в .музыкальных и литературных пронзведенилх, спортивных играх. Немецк)л1 .математик Г. Вейль (1885—1955) утверждал, что «красота неразрывно связана с симметрией». Симметрия проявляется в разных ]>азделах математики, в частности в алгебре. Например, миш’Очлены вила 2.v- + 5.тр -i- 2*/^^, значение кото]эых 1Ш менлетел при з)0))емсне мест иортеииых к и (/, называжоат еимкаотрмчпымм •— длл тагах мшх'о- ч.исно» cyMj.ec'j‘By*o’c спедиальиуле едшеобы разложения на множители, Маг.иядиьш примером сим-Мйт]жи в а-.ш->брё mi.nsmmm т'рафи|ш рлшс),-г;‘ар1аых функций: ххалрзшер, jjapaOo.ua у^=х^- симметрична относительно осн ординат (рнс. 93, а)у а пшербода 1 у-------относительно начала коордннат (рис. 93. б). X Беологн пришли к выводу, что любом живой организм «спроектирован» по четкой геометрической схеме, и выделяют виды пространственной снмметрнн, характерные для растений и животных. Из курса химии вам известно, что многие природные вещества состоят из кристаллов, представ-ляющях собой многогранники (с ними вы подробнее I' накскятесь в главе \'1 учебника и на v-poKax '‘^-'■•уетрнн 3 старше'ч клз* *''ах1. Хнхикл у r.}H'»3il .4И, что существчтт 32 BHai* снма|етрин кристаллов. В искусстве наиболее езглелео симметрия проявляется з архвтекгуре. П*. убеждению древнегреческих ар.хлтеЕторов, ^-имыетрня ачицетворяет закономерность, целссообразносп, и гармонию. Фасады многих исторических и coitpeMeimux зданий и.меют эле.мепты симметрии. Мотивы симметрии преоб.талалн в нзобразительно.м искусстве Древнего Египта, Греции и Рима. Особого внимания заслуживает использование симметрии в декоративно-прикладном искусстве: структура и размещение орнаментов на украинских рушниках и вышитых сорочках — яркое свидетельство проникновения симметрии 3 народное твор^сество (рис. 94). 134 ________________§ 13- Поворот и параллельный перенос Поатпческио рифмы и размеры — типичные про5шлепия ошмот* рин II .чш*и])атуре. Внимание филологов издавна нрнвлеиают иалнн' драмы («пе1)бвертышиФ) — «симметричные’» слова, фразы или стихи, KOToj)b№ одиинково читаются и слева направо и cnjmna налево: *око#» «топот», «радар»; известнейший из украинских палиндромом *1 що СН.1Ю — ласют,!» придумал поэт О, Ирванец, а знаменитый русский палинд]>ом «А роза упала на лапу Азора» 111)ипж’.ывшо'|' поэту А. Фо‘1'у. Ноиспорнаемые возможности симме'1'рии и сегодня привлекают учшп>1Х и художников, В7Д0ХНОВЛЯЯ их на новый вал©']' творческой мысли. Вопросы и задачи УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 446. Оущпствует ли поворот, при котором: а) сторона прямоугольника, не являющегося квадратом, переходит в соседнюю сгорозу; б) одна диагональ жшязюугольннка переходит в другую; в) один нэ внутренних накрест лежащих углов прн параллельных пряших а секущ^ п^>еходит в другой; г) один из соответств^эых углов при параллельных прямых и секущей перехоовт з другой? 447. Точка О лежит на прямой L На какой угол надо пстернуть прямую I около точки О. чтобы подучить прямую. совш1лаюш>чо с Г? 448. Точка О не лежит на прямой L На какой угод надо повернуть пряэсую I окаю точки О. чтобы получить прямую, параллельную П 449. Какие из фигур на psc. 95 пметт поворотную снмметряю? ж 135 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования 450. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке О (рис. 96). HaaojJMxe лум: а) сонапрапленный с лучом АВ; Г)) противоположно направленный с лучом СВ; и) сонпиравленный с лучом АО; г) противоположно направленный с лучом OD. 451. Лучи А В и CD сопйправлеиы. Соиаправлены ли лучи А В и JfU'\ если: а) л>'ми CD и BF сонаярав.чсны; б) лучи CD н EF иротнвоподожно направлены? 452. Существует дн нараллельныв перенос, при котором: л) од}1а стороне прямоутх>льника переходит в другую; б) одна диагональ прямоугольника переходит в другую; в) одни из внутренних накрест лежащих углов при параллельных прямых U секущее переходит в другой; г) один из соответственных углов при параллельных прямых и секущеб переходит в другсж? 453. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке О (рис. 96). Определите оОраз точки А при napavXzsenbBOM переносе, в результате которого: а) точка D переходит в точку С; б) точка О п^>еходнт в 1очку С. ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 454. Начертите отрезок AS. Отметьте на прямой AS точку О, не лежащую на отрезке АВ, и точку С — середину отрезка АВ. Постройте фигуру, в которую переходит отрезок АВ при повороте: а) на 60" против часс»50Й стрелки около точки О; б) на 90 по часовой стрелке около точки С. 455. Постройте фигуру, в которую переходит равносторонний треугольник АВС при повороте: и) на 60° против часовой стрелки около точки С: б) на 180' около точки В. 136 456. Постройте фигуру, в которую переходит квадрат ABCD црн по* вороте: а> на 90' по часовой стрелке около то'гки D: б) на 90^ против часовой стрелки около точки пересечения лиа-говалей. 457. Начертите острый угол АВС. Постройте угол, в который п<*рехо-днт данный угол при параллельном неренсмх^ в направлении луча ВС на 2 см. 458. Постройте параллелограмм АВСХ>, в котором АВ = 2 см, ВС - 4 с«. Постройте фигуру, в которую переходит этот параллелограмм при параллельном переносе; п) п зшправлешзй луча 1)0 на 2 б) ji нпцравленкк луча AD па 2 см. 4!>9. Иоотройл'е фигуру» it которую 1:тииоо'го);юнннй тро- у)'0.чы)ик- АВС щт таралдолыкш иезюшкю н ]пшра«.ши.«и .чуча ОВ нп раоол’оизшо» равШе трети ио);шм.О'1‘з;>а троу1Ч).иЫ'Шк^а, мр -> ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ ypoB't^Mb А 460. При повороте данный прямой У1ЮЛ переходит в угол, смежный с лпниым. Определите центр и угол поворота. 461. Определите, имеет ли поворотную симметрию отрезок: квадрат; правильный шестиугольник. В случае утвердип^льиш-о отпета определите центр ц наиг^еньший угод поворота, при котором данная фигу^ш переходит в себя. 462. Точка О лежит ^ прямой /. При повороте около точки О прямая переходит з себя. Определите угол поворота. 463. Пярал.тельнын перенос задав формулами х' =х- X, у' = у 2. Ияк-лиге координаты: а) точки. 3 которую переходит точка (-3: -1): б) точки, образом которой является точка (4: -2). 464. Параллельный хшренос задан формулами х' = хг4. у Ощи-делите 11яправ.тенне и расстояние, которыми задается этот перенос. 465. Паралле.1ьзый перенос задан формулами х =х~2, у - •; * Т. На.: дите координаты: а) точки, 5 кот(Н7ую переходит центр окрч-жносш (х б) точки, образом которой является точка пересочоиия прямых у = 2х я х^З. 137 ГЛАВА lv‘ Геоме: f’n'K't кие преобразовании 466. Существует ли параллельный перенос, при котором: а) точка (-2; 3) переходит в точку (1; -1), а точка (0; -1) — в точку (3; 3); б) точка (1; -4) переходит в начало координат, а начало координат — в точк>' (-1; 4)? > 467. Задайте ())о|)му,иами парал.чельиый перенос, при котором 'J’Oh- к.а (В; 8) по]зоходи.т в середину о*]'реак-а с коидами (“2; 0) и (0; 16). уровень В 468. Докажн'ге, что поворот около точки О ш» 180® является цсн-'|'ралыюй oHMMC'j'pHefi относительно точки О. -> 469. П])н поио|к>те около точки О па угол а (0"<сх< 180^) точка Л пс'рел'олнт в точку А*. Докажите. ччн> •з’очки А и А г?имме1‘ричаы относительно прямой, содержащей биссектрису угла АОА\ 470. Докажите, что при повороте окато петгра описанной окружности 360" на угол правильный п-угольвнк п^>еходнт в себя. 471. Координаты кондов диаметра <жружности (2; 1) и (-4; 9). Составьте (|ю))мулы параллельного переноса, при котором данная окружность переходит 0 окружность (х - 3)* + = 25. •> 472. При параллельном п^юносе точка окружшнгги x*-fp* = 36 с наименьшей ординатой переходит в центр атсда окружности. Составьте уравнение образа данной окружности. 473. Вершины треугольника АВС имеют координаты А(-3;-3), В(-2; -1), С(0; -2). При параллельном переносе точка В переходит в точку В', симметричную точке А относительно начала координат. В какие точки при таком поносе переходят вершины А и С? 3 474. Фигура F имеет поеоротную симметрию порядка п (п = Л% /х>2), - ‘ 3G0- если она переходит в себя при пово|юте на угол----. а) Докажи1чг, что правильный л-угольник имсч!т поворотную симметрию порядка п. б) Определите порядок поворотной симметрии пара.члелограмма около точки пересечения диагоналей. 138 § 13. Поворот и параллельный перенос 475. Даны ранные отрезки АВ в АЪ* (рис. 97). Постройте центр поворота, прп котором один пз зтнх от|к*зкоз переходит в другой. Рис 97 476- Два игрока поочередно кладут на круглый стол пятикопеечные монеты так, чтобы они нс накладымклись одна на другую. Вынгрывжгг )<о'го);»ый положит монету ио(^ледиим. долиссч) дойство* вать по]лшй игрок, чтобы гаранмр()»Л1]но внгн'рат)»? 477. Н двух ко1>обках одинаковое ко.чимество конфет. Каждый из двух игроков за один ход имеет право взя'п. 11ройзводы1оо количество конфет, но только из одной коробки. Выигрывает тот, кто возьмет поеледшою конфету. Как должен действовать второй игрок, чтобы гарннти1юваш10 выипжть? 478. Прямые а » Ь пересекаются в точ1СС О под углом а. Доклжнте, что послелователы1ыо симметрии оггноситсльно этих прямых дают поворот око.'ю точки О на чгол 2а. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 14 Теоретический материал • подобные треугольники; • плсншши по^о^ых треугольанков. X 8 класс, § 10—12 8 rJkmXy VL 18.1 Задачи 479. Точка Е — середина стороны ВС параллелограмма ABCD. Докажите, что прямая ЛЕ делит диагональ BD в отношении 1 : 2. 480. С'тороны треугольника равны 13 см, 14 см и 15 см. Найдите площадь треутольника, подобного данному, если его наименьшая сторона равна 39 см. 139 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования § 14. Подобие фигур Рис. 98. Преобразоваии»* подобия переводит фигуру F в фигуру F' Рис. 99. План местности 140 14.1. Преобразование подобия. Гомотетия Четыре вида геометрических преобразонанпй, KO'j'oj)we рассматривались в предыдущих параграфах, были разновидностями днижения, т.с. сохраняли расстояния между точками. Рассмот)>им те-по1>1. геометрическое преоб])азш1аиие, которое может изменять расстояния между точками, — преоГ>1)азо' ванне подобия. Понятие подобия для треугольникон уже знакомо вам из курса й класса; Введем определение подобия для п))ои1шолы1Ы>[ фигур. Определение Преобразованием подобия (подобием) называет ся такое преобразование фигуры F в фигуру F\ при котором расстояния между точками изменяется в одном и том же отношении k Это озкачвет. что если пронзэояьные точки Л' и Y фигуры F ирг преобраэованин пдаобвя переходят в точки X* н У фигуры F'r то ХТ’=*ЛГ)' (рис. 98). Число А > о называют коэффициентом яо* добил. Очевидно, что при k=\ имеем XT* = XY, т. е. расстояния между точками фигуры сохраняются. Это означает, что деижение является частным случаем подобия при k=l. Наглядное представление о преобразовании подобия дает изображение участка местности ил плане, выполненное в масштабе (рис. 99). Млгштпб в этом случае является коз(}>фиднентом подобия и указывает, во сколько раз 1)еальные расстояния мемеду объектами на местности отличаются от расстояний на плане. Как н в случае движения, нетрудно доказать, что при преобраз^^агни подобия точки, .тежатне на прямой, переходят в точки, лежащие на прямой, и порядок их взаишого расположения сохраняется. § 14. Подобие фигур Рис. 100. И|>«об|тяо1т-ШК1 подобия (joximminr углы между дучпмн Рис 1С1. Гохотстмя с иектром О Рис. 102. К доклзатель* СТПу OCHODHOtX» С1ЮЙСТВ11 гомотетии Мз этого следует, что преобра<зование подобия переводит прямые 6 прямые, щ}ч.ц. — в лучи., отрезки — в отрезки.. Так же, как и движение, преобразовапие подобия сохраняет углхя между лучами.. Действи-'1'ельно, если при преобразовании подобия угол АВС переходит в угол АЪ'С (рис. И)0), то А!В*-кАИу B'C'-kBC, Л*С’ = кАС. Значит, треугольники АВС и АЪ*С подобны по трем пропорциональным сто* ромам, откуда ^АВС=^АЪ'С\ Пусть на плосд<ости зафиксиронана точка Оу точка X — проиавольна51 точка фигуры F (рис. 101). Отложим па .чучо5 ОХ отрезок ОХ\ ранный кОХ {к — фиксированное по.ложите.чьное число), проведя такие построения для каждой точки фигуры F, получим фигуру F* — образ фигуры полу'ченный в результате преобразования, называемого гомотетией. Оп ределе ние Гомотетией с центром О называется та<ое преобразование фигуры F в фигуру F\ при котором каждая точка X фигуры F переходит в точку X' фигуры F' так, что точка X' Ггежит кз луче ОХ и ОХ* =ДгОХ {к — фиксированное положительное* число). Число к аЯ^^вазот козффициентож гомотетии. а сами фигуры F ш F' — гомотетичными. Теорема (основное свойство гомотетии) Гомотетия является преобразованием подобия. Доказательство О Расс.мотрим сл^'чан, когда точки О, X н Y не лежат на одной прямой (другой случай рассмотрите самостоятельно). Пусть прн гадлотетии с центром О точки X и У переходят в точки Х' и У* соответстзеяно (рис. 102), Денное определение можно расширить, введя в рассмотрение отрнпатедьЕме значеаня к. Но в шко.тьном курсе будем рассматривать только гомотетнзо с положительным коэффициентом. 141 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования По определению гомотетии ОХ" =kOX. OY' = kOY. Значит, треугольники ОА'У и ОХПГ подобны по двум иропоранональкым сторонам и углу между ними. Отсюда следует, что Х"Т = АХУ. т. е. го.мотетня является п|»еобразовааием подобия. ■ 14.2. Свойства подобных фигур I Опредеиенwe Лве фигуры l■(aз^ыI)cШ)Tc^I подобными, ееди они l■и•^p6'l#o^J!Ятc^^ друг в дру)^ преобразованием подобий. В силу свойств преобразования подобия шо определение coivia-суется с определением подобных треугольников, которое было дано в 8 !слассе. Подобие произвольных фигур F и F’ обозначается так же, кик и подобие треугольников: F^F\ Сформулируем несколько свойств подобных фигур, которые непосредственно следуют из определения н свойств преобразования подобия. 1) Любая фигура подобна самой себе: Действительно, в этом случае ксюффионент подобия можно считать равным. 2) Если F^^F^ то Действительно, если коэффвдисвтом А. то = АЗцТ,, гдеX,, У^ — точки фигуры а Х.^, — соответствующие точки Тогда Х,У, =-^ХйУс, т.е, F..<^F. с коаффиционтом k г. X 3) Если а Дcм'ic'п^н'i'eльиo, пусть X,, У, — точки фигу)>1.1 Преобразование подобия с коэффициет-ом А, которое иереноди*]* фигуру Fj в фигуру пс1>еводит эти точки в точки Х^, У^ фигуры причем X^'^=kX^Y^, Аналогично, если m — коэффициент подобия, которое переводит фигуру F. в фзгуфу fj, то Х,У^=тХ,Уг, где X,, У, — соответствукшще точки фигуры Fy Таким образом. Х2У, = тХ^Уд = тАХ|У.. т.е. Fjf«F, с коэффициентом Ат. 4) Отношение площадей подобных фигур равно квадрату коэффициента подобия: если F®F’ с коэффициентом А. то =А^. .9- 142 1Д. Подобие г|>игур РисЮД треугол1ышков таз^ое y'l'l^epж.дoни(^ было докачзано в 8 классе. Если F и F' — вы11укл1»!е w-угольнйкн* то, проведя в каждом ил пиэс диагонали ш соответствующих ворпши (рис. 103). получим п-2 пары подобных треугольников (обое-пуйто это самостоятельно). Toiv;a % +ЛХ Л, Aj, = '‘ll ^ ,0. Зодача Основания раенобедренио^ трапеции ровны 8 см и 20 см. а боковая сторона — 10 см. Найдите площадь трапеции, которая подобно донной и имеет высоту 12 см. Решение Пусть 3 трапеции ABCD АВ = СЬ = 10 см, AD=20 см. ВС = 8 см (рис. 104). Проведем »ысо~ ты BF и СН. ТТоскольку AA8F= . DCH по гипотенузе и острому углу, то AF = ОН = (20 - 8):2 = 6 (см). Hj прямоугольного треугольника A&F по теореме Пи(рогора BF=%i0^-6' =8 (смХ Пусть А'В'С'Ь' — трапеция, подобная донкой Отрезок 8 F' — образ высоты BF — является высотой трапеции А'8'C'D’, следовательно, 8Т' = 12 см. Поскольку 8Т' = кВР, то к = т е к = -^ = 1.5. Най- Вг 8 AD-^BC BF. 5 мо> дем площадь трапеции ABCD: 5д*са =-8 = 112 (см^). По свойству площадей подоб-ных фигур S,g^ = = (1.5)' ■ 112 = 252 (см'). Ответ. 252 см^. В случпе произвольных фигур доказательство выходит рамки школьного курса. 143 1сео6рзэ. Г"^ •< \ Рефлексивность 01 • >-(п «* *1 •«'Ф ЛГХ( ио» отоЬрэ-жени(^ 14.3*. Свойства отношений Иоилтия подобия, параллельности, сонапрявленности и т. м. но-яполяют устанстить соответствия между определентими объектами O’W)* метрическими фигурами). Такие соответствия назымяют отпошепиями (■тчнмо, Гянтрными О'люшениямм). Отпошешм! вс'грс^шются не 'I’o.tii>ko п гоомет]И1и, мо и во ммог’нх Д1.»угих ппукнх и в иовседневпои жизни. HanjiHMei)> между чмелнми можно у отношения <у6(>.иьше&, «меньше^», «равно», между с.у-»цо(;твит('.мьиыми — «иметь одинаковые окончания», между людьми — «Г)1-,1ть 1юдстт-:нпикамн» и т.п. Отпои)шл1Л1, как и геометрические фигуры, имею'!’ онределошнде сгюЙП'вя. l’accMO'1'рим некоторые из этих ююйств на )1]шмерах. 1) Ре(рлек.сиапо(ппь. Такое овойол'во означо(Л', ч'го объект иаход)1тся в данном (П'нотенин с сам)1М собой; F^F, т.е. любая фнгу1ж подобна самой собс. Рефлексивными также являются отношрння равенства геометрических фигур (любая фигура 1>8вна самой себе), делимости натуральных чисел (любое натуральное число делите41 на себя). Не является рефлексивным отношение паралдельностя прямых (прямая не параллельна самой себе). 2) CujwjMem/mviocmb. ^>то свойство означает, что коша определенный объект находится в данном отношении со вторым объектом, то второй объект нахолится 3 том же самом орошении с первым: -с.тн F. F., то г 5,- Симметричными яалякт-я разенстзо чисел 1»*слг а = Ь, то Ь-а) и родстьенные отношения м^ж-лу лзолвгчи (если А — poxcTtteiiHHK В. то В — роа-тзенник А|. Не симметрично •п‘1кшхевие «батьше» Х1Я чнсел (утвержденпе «ес:;ц а то б>а» ложно хля .любых а и Ь). 8) Транзитивность. ^>то свойство можно описать так: если в данном отношенни находятся объекты 1 и 2, а также объекты 2 и 3. то объекты 1 н 3 также находятся в этом отношении; например, если а то F^ F.. Транзитивной является параллельность прямых (известн>’ю теорему 4 если а\\Ь к б i с. то а I, с* часто называют свойством транзитивности Транзитивность О’ . «.-Hi • -• PJM зи*./ переход 144 9 14. подооне фигур параллельных пряных). А вот отнсяпенпе перпевднкулярносш прямых не транзнтнвно: утв^и1^еннс «если al.b н Ь±с, тиаХс» неверно. Примеры рефлексивных, симметричных н транзитивных отношений иа других ипук. полробуй'го найти caMOCT()H'j'e.>ibHo. Тйкз^м образом, отиошшшя и их спойсз'ла, нзучаомые в рин, лл?с’ют ловолы^о широкое обобшех-гш*. а умение находшъ обтш» черты между понятиями и рассуждениями в |зазных областях человеческой деятельности помогает л>^чше разбираться в каждой из них. Вопросы и задачи ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 481. Верно cUHt что: а5 любые две гомюте’гнчшлю фигур)»! подобны; б) любые д)»е подобные фи)‘уры rpiw<>w*’W4m.)? 482. Можно ли сч:итать раш!ь»с*! фигурз>1 подобш>1ми7 Л наоборот? 483. ГЗа р),ю. 105 отрезок DE — ереднлл линия треугольника АВС. Назовите гомотетичные отрезки на э')’ом риоунко. Укаяште дсзнтр и коэффицнен')* 1'омо’гетин. в 484. Подобны ли: а) параллелограмм с углом 40^ и параллелограмм с углом 135"; б) ромб с углом 120" и ромб с диагональю, равной стороне: в) любые два квадрата? 485. Плоп^ади двух подобных четыреху1*олышков равны 2 см^ н 18 см*. Чему равен коэ<|)фшшент подобия? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 486. Начертите правильны() треугольник ЛВС с центром О. Постройте треугольник, в который переходит треугольник AJ5C при гомотетнз!: а) с центром Л и коэффициентом 3; б) с центром О и коэффициентом 2. 145 ГЛАВА iV. Геометрические преобразования Ш 487. 11мч<‘1)ти'п» квадрат и выполните его гомотетию: ti) с центром в одной из верппш и коэ(^)фициептом 0,5: 0) с центром в точке пересечения диагоналей и коаффицие1П’ом 8. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 488. :И)Я1 гом()*)М)тии с центром Q и ко:)ффнм,ие1Г1Ч)м 4 точка ^4 нсрехо-ди1’ и T04jA^^ если ОЛ = 3 см; 5) ЛЛJ^ (ЮЛИ ОА, » Z4: cM.i 4Й9, ]1)Л1( 1’ом<)то’)'ин с HeirfiJOM Л треугольник ЛВС 1И!реходит в 'j’pO' узт*л).)'Шк АВ^С^, РЬйдите к.оэс)>фмдш;нт гомоч’сз'ии, (юли ом, ЛИ^- 2 гм. 490. выпуклые многоугольники с площадями Sj и подобны, причем (ггоропа 11гр1101ч> многоугольника в k раз больше, чем (ггорона второго. ]1лйдите; п) Л, если S, = 75 см^, ^2”^ б) iS*, если S^ = 4 сзе*. й = 491. Стороны двух кв8iфaгoв относятся как 3:2. Найдите площадь бодынего ккалрпта, если площадь меньшего равна 8 см*. 492. На карте, сдиланвон г масштабе 1:400, площадь земельного участка оогтяиляет 20 см*. Какую площадь имеет участок на местности? 493. 11од строительство отзелен участок площадью 40 а. Найдите площадь jToro \'частка жм плане з заасштабе 1: 1000. Уровень Б 494. Дакт. точки Л н В. Постройте центр гомотетии, при которой ’^г-тка А 1; >реходят в точку В, если коэффидкент гомотетии равен 3. 495. Г1остр|>йте центр гомотетии, при которой одно из оснований тра-пеиин переход1гг в другое. 496. Докажите, что любые два правильных л-уголъннка подобны. 497. Докажите, что фигура, подобная окружности, является окружностью. 498. При гомотетии с центром (2: -1) точка .4(8; 7) переходит в точку А*, Найдите коэффициент гомотетии, если: п) Л'(5; 3): б) Л'{14; 15). 146 § 14. Подобие фигур 499. При гомотетии с цектром в начале координат и коаффициенч'ом А* '1'очка А переходит в точку А’. Найдите координаты: a)TO'iJUi /1, оелп 15), 0) ТОМКИ Л\ если Л(2; 8), /е = 0,5. 500. Огороиа м диагональ прямоугольника рнвны ооотпстстиешю 5 ем и 13 ем. Найдите площадь подобного ему прямоугольника, периметр jtOTO)M>ro 170 с.м. 501. ,11пйдт*е п.иопии^ь ромба е поримеа‘ром 20 ом, еоли он подоОоп ромбу о диагоналями 30 см и 40 см. .50?.. Л.?ющадь ирпвилыюго шесгаугольинка, лшисаниого п 0]<))уж1шст1>, р(п»па 30 см’\ Найди';ч5 площад> лравилыюл'о шеотиугольхидкл» опи<иш- ЖЯ'(| ()К.(>.)И) [УЮИ ОКРУЖНОСТИ', !И)3, Докажите, что площадь правильного 'j'peyro.innnnta, (шисшнип-'о около шсруя(Н()г:тм, в 4 р«аа бодыне площади прл)ш.м).ного треугшьНл-Kii, HiiHcaiiiioiX) в ту же окружность. Уровень В 504. две подобпыс фигуры. Докажв^ч;, что одна из нвх можот быть ирообразоыша в дру^тк* с помощью гомотетии и движения. 505. Прямая делит гшрал.лелогразвм на две равные части, подобные данному ПАралледограмму. Найд]гге отношенне его стсщон. 506. Установите н докажите признаки подобия пдралиелограммоь, прямоуголыпосов, ром6<ж,. равнобедренных rpaneipiii. Результаты обобщите в вял*> ясследозанвн. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 15 Теоретический материал 9 класс, § 12. 13 • виды движении; • метод подобия. 8 класс, п. U.3 Задачи 507. Дну ривиые окружыостп таегот общую хорду АВ. Докпж11те, что ЛПШ1ЫО окружности спмметрнчны относительно прямой АБ. 508. Постройте треугольник по двум углам н наибольшей высоте. 147 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования § 15*. Метод геометрических преобразований 15.1 Решение задач методом геометрических преобразований. Метод симметрии Суть метода геометричопкнх преобрпионаннй зак.ч10чается в том, что на])яду с. данными фигу-))пм» рассма’д'рк»,ахо*П5я ш oOpaai»)., получоииые при опрйделеииом иреобрйВова-ш<1и. В аавишмое'Д’и от тао, про()6))шюиаи)^о применлетеп, различает мотод cwijMeTi.’inni, пох^о-рота, параллельного переноса н подобия (для тро* угольников он рассматривался в 8 классе). ^femoд cujKvKempuu предусматривает замену данной в услсшив фигуры is.th ее элементов сим* метричнымн нм относительно некоторой точк>1 или прямой. Задаче В пряА^аугслъном треугольнике медиане, проведенная к меньшему катету, ровна m и образует с большим кететом угол 15‘. Найдите площадь треугольника Решение Пусть 5 треугольнике АВС ^lB = 90'. ВС<АЗ AM = m — медионо (рис. 106). Построим точку Mj, симметричную точке М относительно прямой АВ. Тогда треугольники MAC и М,АВ равновелики, поскольку имеют общую высоту АВ. о М,В = ВМ = МС по г\ос1^ог^мю. Значит.. ^лЗС “ ^шле *“ По построению треугольник М.АМ равнобедренный с боковой стороной m и углом между боковыми сторо- 1 п>^ нами ЗО® Таким образом, = — пт* Sin30®= —. Ответ m 4 ' 148 § 15*. Метод геометрических преобразований Рис-107 Метод симметрии часто используется в задачах на нахождение ]1анмепьшпх зипчеиий определенных величин. Зодачо Тонко О лежит внутри острого угла АВС. Найдите но сторонах угла точки X и У, такие, чтобы периметр треугольника ОХУ был нпммемыаим. Решение Анализ Предположим, что треугольник ОХ'У' искомый (рме. 107)^ Вершиньх :Х' м У', которьхе исобходм/ло построить, должны лежать на'сторонах \}А и ВС угло АВС. Построим точки О, и О,, симметричные точке О относительно этих сторон. Тогда по построению 0Х' = 0,Х', ОУ' = О^У*. Найдем периметр искомого треугольнике: p^-ox*xr*ro-o;K*xY*YOj, т.е. периметр розен орС + ХУ ♦ У*0^ Это сумме будет наименьшей, если точки О^. X*. У' и О2 будут лежать на одной промой. Следодотель-но, искомые точки X' и У' должны лежать но прямой 0,0-, т. е, нс пересечении этой прямой со сторонами угла АВС. Построе»1е 1. Построим точки О. и 0-. симметри'жьге точке О ОТНОСИТЕЛЬНО npswitx ВА и ВС соответственно. 2. Построим прямую OjOj и обозначим точки X и У — точки пгресечечия этой прямой со сторона-ми угле АВС. 3. Cocsii>w3^M точки X и У с точкой О. Треугольник ОХУ — искомый. Опираясь ко свойства геометрических преоброэова-ний. используемьхх в процессе построения, легко докоэать, что построенные точки искомые и определяются однозначно. 149 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования 15.2. Методы поворота и параллельного переноса Л/етод поворота целесообразао использовать в задачах, в которых злланы фигуры с рав-ны^cн сторонааси п известными углами — равно- с.тороккие 11 paBKoScrtpr.uHUii трг- ух'о.иьннхсн, хшадрагз»! м % и. И» пра'У<тако поворота примой а oj;oji(» точки О на данной н);»»' мой выбирают две точки и ш-шолпяют их поворот око.до топки о (рт\ 108). Задача I 1 Постройте равносторонний треугольник, вершимы которого лежат трех: дамньтк псфоллельных прямых. Решение . , , . , } • I • ! Днолиз ' Пусть равносторонний треугольник АВС. вершины которого лежат на данных пароллеяьных прямых о, Ь и с, построен (рис 109) Россмотрим поворот прямой о около вершины 6- но 60 против часовой стрелки. При таком, повороте тола А лерексдит е точку С, а прям.оя о-в некоторую прямую с*. Поскольку точко А лежит на прямой о. то ее оброз — точка С — должен лежать но прямой п* Следовательно, точко С может быть найдено кпк точка пересечения прямых с и о*. Аналогично при повороте прямой с около точки В на 60' по часовой стрелке можно определить положение точки А — образе точки С при таком повороте. Построение 1. Обозначим на прямой Ь произвольную точку В. 2 Выполним поворот прямой а около точ>^ В >ю 60 против часовой стрелки Пу*ть С — точка пересечс ния прямых с и й'. 150 § 15'. Метод геометрических преобразоианий Рис по 3. Выполним поворот прямой с около точки в HQ бО"* по НОСОВОЙ стрелке. Пусть А — точно пересечения пря мой о и прямой с', полученной при таком повороте. 4. Соединим точки А, В и С. Треугольник АВС искомый (это легко обоейовать, омироясь на свойелва геометрических преобразований). Мшод 71а1№1ле^гшогм ftepmoca особошю ixj)-фок'з'ивеи в J'ex о.чуча^!Х, к.огдп дпзпюй фигуры (фигур) удалеш>з Д1>уг от* друга, ин-за ч(?-го на риоушее трудно о'гоб))азмт1, д(шн)>)е у(!ЗД0Ш1Н. Сбл1«жехда> .удобз-ю вз>то.1л-ш'п> здутом ззп- раллолшш'о переноса. Зодоча Даны две окружности, касающиеся внешним образом, и прямля тп- Постройте прямую, пороллельную т, но которой донные окружности отсекают ровные хорды. Решение (сокращенный план) Пусть доны окружности с центроми О и О,, ся внешним образом, и пряАлоя m (рис. 110), Опустим из центров данных окружностей перпендикуляры ОС и О,С. на прямую m и выполним пероллельный перенос окружности : центром С в -с“рс»лгмии луче С,С нс расстояние С,С. Пол .ченчоя окр,«Hoert с центром С. пересечоет домнут CA:..--iOCTb ■: цен тром о в точках А и В Тогда прямая f пос ' эдяися через эти течки, параллельна прямой m и пересекает вторую окружность § точка» д 8 причем А.В. - АВ (докажите это ссхмостоятеггчо) 15.3. Гипотеза в геометрических задачах В некоторых геометричеекпл задачах наитп путь к решению пг--могпет предположение о существованин некоторой фнг\т>ы или соотпо-шення, которое в начале решения не является ло^сазапиым и не следует непосредственно на условия задачи. Так, в предылупигх задачах мы допускали существование искомой фиглфы и на основании дальпейпщго апалнан определяли способ ее построения. 151 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования сО (О (О Гипотеза • от гре ЧРСКОИ) «1 М11(Ж?НМ» • - ooioiicJMHp, Д(>1 lyii ipi 1ие Подобные предположения в пауке назынакпся гшшпеэами. Обычно гипотезы в reoMf?Tj>iiH используются именно на этапе анализа уелонин задачи м онре^ деления плана ее решения. Они могут uacnTiiCH как одной, так н нескольких рмссматрииаемых фигур — ато, прелсде псего, 11редпо.чожеиио о ]ж-веистве фигур или их отд(пн>иых э.чемешч)в, подобии фи1'ур, шраллельнос'ш шш щ5росече)4Х5.и л).)ямых, п|>инадлежнос*ш точек, одной прямой и т. л, Наиболее распространенными гипотезами в задачах на построение яндяютея нредхюлолшгня о оущеедюиаиии искомой фш^ры- Довольно Hac’j'o иайти необходимую гипотезу помогает аналогия с уже решенными задачами. Очень важно, чтобы в ходе дальнейших рассуждений выдвинутая ranoresa была доказннл (или опровергнута). Гипотезы играют важную роль в науке. Известный ртсскнн ученый М. В. Ломоносов считал гшютезу <едикстненным путем, который привел вы* дающихся -людей к оггкрьггню важнейших истин». Действительно, некоторые гипотезы вносили коренные изменения в науку. Классическим примером таких резатюпноЕных изменения является Периодическая таелнпа химических элементов Д. И. Менделеева. В этой таблице выдающийся ученый выдвинул гшютезу о сушестзозаяии MHoriix не открытых к -roBffy гоеменн химических элементов. Однако не все ппзггезы находили подтверждетгс. Так, изучая процессы питания лошадей, обезьян, волков, ученые Средневековья выдвяву.ти гипотезу, согласно которой у всех животных во время пережевывания пищи двигается лишь нижняя челюсть. Но в ходе дальнейших нсследо ваний обнаружилось, что, например, крокодил жует верхней челюстью. Найдите самостоятельно примеры гипотез (не только подтвержденных. но и опровергнутых) из история развития биологии, физики, химии. Их разнообразие и научная значимость станут самым убедительным аргументом в пользу важности гипотез в процессе познания н обучения. 1Я7 § 15*. Метод геометрических преобразований Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 509. С и(»м()щыо геометрических преобрааоиаиий необходимо nepeuoci'n один м» УГ.НОИ нмрнллелограмма в противолежащий угол. Какие нреоб)лг" :ю)мжи>1 можно для :>того кс1ГО.«ьзов:ать7 510. С помощью 1'еомет)жческих преобразсншиий необходимо ло.чучит1| 01сруЖ1икм|*ь» )}штую данной окружности и к-асающуюсл ее. К-акио нре* of)j)jmoHanmi можно ДчЧя этого испол)>зоиа‘1'ь? т ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 511. Опмзоки АС и BD пересекакпся в точке О, которая является серединой каждого из них. Точки М п N — серсдкны отрезков АВ н CD, С помощью центральной симмстрил докажите, что точка О -серсдинп от)>еака MN. 512. С помощью осевой симметряв докажите, что медвяны равиобед-рееиого треутч>льанк&, проведенные к боковым сторонам, равны. 513. С помощью паралледьвого переноса докажите» что если одна на двух параллельных прямых п^пешшкулярнл третьей прямой, то вторая также перпевднкуяя|ша этой прямой. 514. С помощью поворота докажите, что равные хорды окружности стягивают соответственно равные дуги. Уровень Б 515. Постройте отрезок с серединой в данной точке в кондамн на двух данных прямых. 516. Точки А в В лежат по разные стсфоны от прямой (. Постройте угол ЛОВ так, чтобы его бнссепрпса лежала на прямой /. 517. Точка D лежит внутри острого угла АВС. Постройте равнобедренный пря.моугольный тре>то.тьник DEP так, чтобы вершины его острых углов Е и F лежали на стсфонах угла АВС. 518. Даны две равные окружности с центрами О н О^, не имеющие o6u(Hx точек, OOj = 10 см. Прямая I параллельна 00^ и пересекает эти окружности последовательно в точках А, В, С и D. Найдите длину отрезка АС. 153 ЛАНА IV Г^м-мстрические пр^брвзования Уровень В 519. Пост()ойте треугольник по двум сторонам и разности углов, про-тивоупеждщих зткх сторонам. —^ 520. Даны две окружности с общим центром. Постройте прямую, на к<т>рой эти окружности отсекают три равных отрезка. 521. На стороне CD квадрата АЯСВ отмечена точка Е. Бнссектрисн угла ПАЕ пе1)€секаег сторону ВС в точке F. Докажите, что АЕ = ED + BF, 522. Постройте трапепию по диагоналям, средней линии и углу прн осиовинин. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 16 Теоретический iwarepwan О к.'шсс1, и. 18.2 о JUti,iM.y,ue.uwibxi шроаос; ( , i фо]->мула расетоянш) ттду •)’оч1аи\п?. 9 к-лйсс» и. 8.8 Задач 1Л 523. JJftwci'jT .пн ■1'0Ч1са Л(8; -б) на отрезке НСу еоли В{}; -2), С(Г>; -К)? В'Ы, 'Г)»4 нерхощш гшр.а.)д,иож)грод((та ЛДСД имеют хшордншАТы: Л(-1; 1), Д(Й; 4), СТ5; 4). Составьте Одормулы хшральпелыюдч) т)ез>еж)са, кото1)ый пе|Н*1юднт сторону ВС в сторону AD^ н найдите координапта точки D. Задачи для подготовки к контрольной работе № 4 1. Дан прямоугольный треугольник АВС с гипотенузой ЛС. Постройте: а) отр((зок, симметричный катету АВ относительно точки С: б) угол. СЕмметрнчный углу ЛВС относительно прямой ЛС. 2. Найдите координаты точки, «шметричной точке А(-3; 1) относительно; а) начала коордянат: б) оси абсцисс. 3. Выпилннте поворот равнобедренного прямоугольного треугальни-АВС •' гипотенузой АС около вершины В на 90= против часовой ■ "Г i г ii. Ндзоз1гге стороны трелтольника. ксторые переходят друг в apyi^. 4. Гостлвьте форнулы параллельного перенося, который переводит центр окружяостк (х-:“1У*(р-Т)' = 4 в начало координат. 5. /.тгетствуюшне стороны двух подобных прямоутольвяков от* {{■чпггя как 3:5. Найдите штощаль большего прямоугольника, если и.ющлль меныпего равна 36 cmS 6. Дае окружносгз касаются вяутревяям образом в точке Л. причем ме}{ьшая окружность проходит через центр большей. Докажите, что люГти хорда Оо.чьшей окруясногги, исходящая из точки Л, до.чмтся меньшей окружностью пополам. 15/1 Итоги главы IV итоговый ОБЗОР ГЛАВЫ IV Движение Л" Деижтием иреобриноиапио фждаы» щт ]<.оч'ор.ол9 ’сох))й1)яются pacfvj'oM-^ 1йЖЯ )\?^>1СД>^Т0МК-т\9ГЯ доплол'^ (рИГ'урЫ. Дв!й фигуры на;л>П}Шот(!Я ]ш<тьшм^ оо.'ж шж COBM$D^^,JOTCi« д » и ж И11 иом X \ Симметрия относительно точки X' Тсптв X в X' нлзывахти! а1жметринн.ьсмн. отгшсительно точки О» еглн точка О — се* режнна отрезка XX* Преобразоеаниом симметрии, (центральной силжетрией) относительно точка О ' называется такое преобрш :ванне ф-^ 'уры F 3 фигуру F\ при котч>ро« каждая А' фигуры F переходит в точку X' фигуры F \ снмиетринную X отногятельно О ' Основное сеовстпео еим^нетраи относи тпелъно точки.: центральная сплгметрия является двткепнем Если тшеобразозаяне снммс*трни относительна точки О переводит фигуру F а себя, то такая фигура называется центрально си мме^ тричной, а точна О — центром симметрии фигуры F ГЛАВА IV. Геометрические преобразования Симметрия относительно прямой 1 X о Точки X иХ' называются симметричны.ми относительно прямой и если ата прямая перпекдику' лярна отрезку XX' и проходит через его середииу 6 X Преобразованием симметри и (occeoxl симметрией) относительно прямой I пааыпаотея так.оо образование фигуры F в фигурУ F\ при ko'14>j)om каждая точка X фигуры F переходит в точку X* фигуры F\ оимметрм'шую Л' относительно прямой Основное свойст-во осевой си.шлшп.рии: осевая симметрия являе^'ся движением Если преобразование симметрии оч'носительно прямой / переводит фигуру F в себя, то такая фигура называется симметричной относительно прямой ^ а сама прямая I — осью симштрии фигурьь F Поворот Поворотом фшуры F около точки О на \чч)л а называется пхюобразонанне фигуры F в фигуру F\ при котором каждая точка X фигуры F переходит в точку X' фигуры что ОХ'= ОХ и Z ХОХ' = а. Точку О называют центром поворота, а угол а — углом поворота. Основное свойство поворота: поворот является движением Если щ)и повороте около некоторой точки О фигура F переходит в себя, то говорят, что эта фигура имеет поворотную симметрию {ъ:т симметрию вращения) 156 Итоги Г Параллельный перенос Л' А" F Параллельным переносом фигуры F в направлении луча ОА на расстояние а называется преобразование фигуры F в фигуру F\ при котором кажлая точка X фигуры F переходит в точку X* фигуры F' так, что лучи АХ' и ОА сонаправлены и XX’ = о. Основное свойство параллельного переноса: параллельный перенос является движением О Й В хфямоугольаой снеге м iWGpbil пез>( • '"'I ЫНу*)^ 8адасуч;я форму; //) системе координат параллельный пез>ез8одма' (л:; //) » точку 'ламз^ А* = -1-^3, где.й. и ?? — 1ШУС()'3’оз>ыо числа,, однх* н тс м«з для шюл илос.кости преобразование подобия. Гомотетия F X к: Х'Г = kXY Преобра$овшшем no&oi^uji (подобием) зшшппечк'и такое преобразование фнг>фы F в фигуру Р\ при котором расстояния между точками изменяются п одном и том же отношении k(k>0). у. Число к>0 называют коэффициентом, подобия* Две фигуры называются noao6Mb7 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования е КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ IV 1- .Г^нте опрсделеяяе движения. Назовите основные свойства дви* Ж4'»тм. Какук> связь движение имеет с равеш'.тпом фигур? 2. ^1икте о111м.*делбнис симмотрил относительно точки. Какие фигуры iui;u*iKHiOTCH ц.еитрадьво'снмметрячньшн? Приведите примеры. Л. Дайте смвдто'^'рк^и. о’тоои'1'елы)0 прямой. ‘'1то *j‘axoo 0(Я. tmuunrj')>HX^ (])И1'уры? Приводите приме]>ы фмгу))» имеющих ось (bimmo-трин. 4. Дайте оиреде.аеиие noKO)jora. 5. Дайч’е оп|)едо-«оиие jm];m,iu)e.uj>HOiX) iieiKJnoca. Какими (|)орму.1ШМи мадтп'оя иа1>а.м.шмп>лыЙ перенос в прямоу|'о.иы1()й cm(;'<’OM(j коо))дишп'? 6. Дайте определение преобразования подобия. Низопито осиошпие гвойстиа подобных фигур. Л OiiMjnM'j’o нреобразоиапие 1‘омотетй>5. О ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ IV 525. Докажите, что при движгаин медиана треугольника переходит I* • •‘•пъетствтющую .медиану треугольника-образа. 526. 0;;ред1 гте уважения, с жжяцыо которых .можно перевсчгти: а\ однч из боковых сторон равнобелреяном трапеции в другую; б)0Д1*у нз противолеясащих сторон ппрпллелограмма в др>’Г>т*>. 527. Равные ок1>ужностп с центрами О и пересекаются в т<1чках Л и а. 11азовит(У. а) центр симметрии, шггорая переводит одну нз данных окруж-нос.т1>й п другую; 6} ось симметрим, которая переводит одну из данных 01<руж1юсл*ей в ЛРУ>’У*о; и) центр и уг’ол поворота, Koropbiii переводит одну из данных окрул:но<ггей в другую; г) луч и расстояние, задающие параллельный перенос, который переводит одну ил данных окружностей в iipyryio. 5?8. 'uii fit котором движении каждая из точек А а В переходит ' Докажите, что л«^я точка прямой АВ прп таком движении также uepexoAsrr в себя. 158 Итоги mdRbt IV 529. Дельтоидом называется выпуклый петырехугольншс с единственной осью симметрии, содержащей ето диагональ. Постройте дсльтонл н опишите его свойства- 530. Дана окрз’жность п точка А на ней. Точка В движется по данной окружности. Какую линию описывает в процессе такого движения середина отрезка AS? 531. Ji двиньгй треугольник впишите j}om6 тнк» пгобы у него с данным был общий угол. 532. Докажите подобие двух ромбов с соо*гветс'1'нешю пропорцнональ-шлми диагоналями. 533. Дш) ок.ружиос'ш ра(вюложены по 1)шшз.>и-1 гл'оз.юшл от прямой ]1оетройте отрезок с копдами на данных ок]лужт>стях, для K()Toporсительно сторон треугольника, проходят ч^>ез ортоцентр этого треугольника. Докажите, 536. Постройте квадрат, три вершины гщторого лежат на трех данных параллельных прямых. 537. Впишите в данный треугольник АВС квпд1>ат, две вершнш.1 которого лежат на стороне .ЛС, а две другие — на сторонах АН и ВС соответственно. 538. По<^гройте окружность, которая вписана в данный угол и щюхо-дит через данную точку внутри этого угла. 159 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Теории геометрических преобразований возникла 8 процессе изучении законов изображения предметов на плоскости. Попытки правильно oTo6|>aamu на плоском рисунке тес темные формы предметов предпринимглтись задолго до возникновения письменности — люди рисовали на стенах пещер, iximux, пос уде раз1-юоЬ|:)азные рэ<> теним, животных и т.п. Длительная практика iюдсказываяа худож1*(икз=м, как передать на рисунке изобража-екл>1М и|:)рдм(П так зарождалось учение о с.с.хлвс^'тстттии и преобразовании Раньше других были открыты и изучены законы перспективы Древние (реки следовали этим чаконам уже в V -IV в. до н. э. В эпоху Возрождения появились первые фундаментальные исслеловЭ'-*ия по теории перспективы, в частности ра^ты й д удожникоБ Леонардо да Винчи (1452—1519) и Д.я^>брехта 'ып -1S28) Разрабегчиком математических основ теории проск тизн.ых :.p<'Obpi 1с»ваней (теории пеоспективы) стал французский инженер и зрхите^сор Жррар Дезарг (1553—1562). Образец наскальной живописи *т ; • I 'T'f л- ^ ->■!.-f.| ... '.' Л « • 'j' Эскиз Леонардо да Винчи 160 Бзетеи Дюрера Леонардо да Винчи fWHiueiib Шаль Благодаря теории перспективы удалось достичь достаточной наглядности изображений, однако технический прогрессе требовал точного отображения о6ъ«1став с соблюдением размеров. Много талантливых ученых приложили силы к созданию теории взаимно однозначных соответствий на плоскости и в прострзкетве. Среди них был, 8 частности, французский математик Мишель Шаль (t793--1880). который дсказагт оундамен-тальиую теорему о геометрических преобразованиях (ныне известную как теорема Шаля). Подытожил научные изыскания з области геометоиче-ских преобразований французский Гаспар Монж (1746—18Ш). создавц^ий новый paaiibi геометрии — начертательную геометрию. Позднее на основании распределения геометрических преобразований по группам было выделено еще несколько разделов '■еометоии — афииная, проективная и пр. Достижения ученых в изучении преобразований состазили математическую основу для развития многих областей современной техники. Гаспар Монж 161 ГЛАВА IV. Геометрические преобразования ТЕМАТИКА СООБЩЕНИЙ И РЕФЕРАТОВ К ГЛАВЕ IV 1. Координатные формулы геометрических движений. Композиции ДПИЖСННЙ. 2. Ииперсня относятельно окружности. Применение инверсии для решения задач. 3. Теория перснектизы в искусстве и компьютерной графике. 4. Переносная сиж4егрия. Паркеты и бордюры. Геометрические идеи и живописи ГМ- Эшер. В. Вазарели). 5. Применение гомотетии для исследования окружности девяти точек. РЕКО'МЕНДОЕАИНУЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. 4. 5. 6. 7, 8. 9. 10. MH')Wtt'j'W4ua д.пя 6—8 ю/асДв. Т. 1 *— К. : Рад. )П1с., 1968. •— 820 с. Матомач’И'ша хрйстома'^Дя для стпрших клаедн. reoMO'j'pifj, Т. Я |'J'o3«it] / Упоряд. J3. В. Ковапдопа. — 1C. : 1^ад. ппс.» 1969. — ■888 -п к более глубоким ириндипиальным проблемам в физике требует еамых у'1'ончениых математических методов. Альберт Эинштойи, немецкий фитпс !Спк и;|]И:!г,тно из курса физики, некоторые величины, такие, как нп)1])нм, ускорение и т.п., хара1стеризукп'сд ие 'J'o;j»»ko числовым [шачоиием, ион паправлениш. Необходимое'!’), математического модоли)ктппия таких величин обусловн.иа создание ч-еории век'горои. 1:1 сощушаптф математике один из разделов, в котором изуча-10*1' Aoiic'j'uiiB с вокч’орами, ие случайно называют векч’орной алгеб1)ой, ведь 01шрш1.ии над векторамд етедот много оби1.езн) с алгебраичеокими дсйстнилзйи. ;В(шторы, как й коордзшаты, зиачнч'ольно р|4сшн];)яют арсенал с)К)С()(5ов геомотричеезшх доказат<^лвств и вычиолоний, ун]>оацаюч' HOK.o'j*oiB>i(i ив них, Векторные СООТКОШСШ1Я широко применяются в естественных науках н многих областях техники. Благодаря изучению векторов вы сможете лучше овладеть методами решения ве только 1тюиетрическнх, но и фианчегних задач. Начальные сведения о векторах со г с Вектор —* о? латинского «вектор» («есущий Рис 111. Вектор 16.1. Определение вектора. Модуль и направление вектора В еете(^1'во)П-1ых науках 1*<;т1>енан>тся »с\иичм-ды, которые по.шюотыо xapajm;pn3:^ao’j4'.w. лжиктым внамешем,— длина, д.чо1.цадь, тс1вддорату).)а» 'macj-са и т.п. (татсш велдпй[ш>1 ипаьткают окалярж*1Ми). Мо зшшдин аадагютоа изо только чделольш шо й ?ййпр.й».и(»шом1.. JiimpKMop» р<»-Ш0Ш1Я задами о диижсдил аш-омобиля 11ед<а;’з'ат(>м11о аззачъ его окороел'ь — надо уз’одпит».. в каком и«-прав^нив он движется. В таком случае ско|>ость автомобиля рассматривается к«к векторння 1№лк' чина. Итак, векторная величина характериауется числовым зиачеяием и направлением. В геометрии векто^нше величины иаоб)>лжлют с по^клпью направленных отрезков. Определение вектором ндзыв^тся направленный отрезок, т. е. отрв' зо«, аг?я ксЕторого указано, какой из его концов *тл*»«тсв началом. 3 кгксй — <оиг*ом Обычно зегстсф изображают отрезком со стрелкой, которая указывает направление дсктора. Для обоззач^ня векторе© шзюльзуют малые датянскне буквы (о, 6, с™) или две болъшве .татннские буквы, первая нз которых обозначает начало вектора, а вторая — конец, вектора. Вместо слова «вектор» над обозначением вектора ставят стрелку. Так, вектор с началом Л и kori^um В (рис. Ill) обозначают а или АВ. Определение Длиной (или модулем) вектора АВ называется длина отрезке AS. изображающего вектор. Длина вектора АВ обозначается так; |ABj. 165 ГЛАВА V. векторы нэ плоскости (О (О (О (О Коллииеариый — от лгпиискою «ко...» — г, имос'к-' и «линеа-1>мс» — линейным Рис. 112. Кодлипсар* ныс» векторы Определение Нулевым вектором называется eeiaop. начало и коней которого совпадают. Таким образом, любую точку А плоскости можно считать нулевым вектором АА. Нулевой вектор обозначают так; 6, ом но млншт, а его длина равна нулю: [о[-0. О пределен МО 1-1сиуло&ыо векторы называютса j(on;iMHeapHbiMM« ео ли они лежат из одной прямой или на парэллелып>1Х прямых. На рис. 112 векторы АВу CD н ЕР ]шл-линеарны. Нулевой вектор считают коллшктриьш любому вектору. Определение Beiaopbd АВ и CD называются сонаправленными (или одинаково направленными), если лучи АВ и CD сонаправлены. Векторы АВ и CD называются противоположно направленными, если лучи АВ и CD протиэолопсЕЖно направлены. На рис, 112 векторы ЛВ и CD соБагравлены (коротко это обозначают так; AB\^CD), а векторы EF и CD противополол^ио 11аправлеш>1 (кратко это обозначают так: EF \ ] CD). Отметим, что благодаря только что введенным понятиям можно упростить оп|)еделенне параллельного переноса. Теперь вместо параллельного переноса в направлении луча АВ на расстояние АВ можно рассматривать параллельный перенос на вектор ЛВ. 16.2. Равные векторы Определение Две вектора называются равными, если они совмеша-ются параллельным переносом. 1р;а § 15. векторные величины p|/^c. 113. лежторы Рмс t14. к обосном- НВЮ DpM3HIUai РАВНЫХ вехтпроа Рис. 115. Огкладмиа* вие вектора. рлвко1чэ данному Это означает, что существует параллкльпьи1 перенос, при котором начало и конец одного векго-ра переходят соответс^’вепно в начало и конец B'i'O" рого. На рис. 113 изоб)>авсоны равные векторы ЛВ и CD. Их равенство обозначают чак: AB^ i'D. Обоснуем основные свойсччш н прилиокн рав' ных векторов.. 1) Равные векторы соиаправлены и niweioT равные длины. Это свойство глодует ноносредствош-ю из онре-деления рш>ных вект«1)ов и (вюйсч^в )](а)>пллольж>г(;) wepexjoca. 2) Если векторы сонапраилеиы и имеют pawniae длины, то они равны. Действительно, пусть векторы АВ и CD сх^ыазравлены и имеют равные длины (рнс. 114). Параллельный перенос на вектор АС переводит луч АВ в сонаправленнык луч CD. Поскольку отрезки ЛВ н CD равны, при таком пар&тлетьном переносе точка А переходит в точку С, а точка S — в точку D. Значит, векторы АВ н CD совмещаются параллельным переносом, т. е. равны по определ^ню. 3) От любой точки можно отложить вектор, равный данному, и притом только один. Детегкателько. пусть даны вектор АВ и точка ЛГ (рнс. 115). Существует единственны!! парал-ле.тьнь£н перенос, при котором точка А переходит в точку У! — параллельный перенос на вектор АЛ/. При таком п^юносе вектор ЛВ переходит в вектор МУ, который по определению равен АВ, Для практического откладывания от заданной точки вектора, равного данному, следует отметить, что в том случае, когда точка М не лежит на прямой АВ, четырехлтольннк АВУУ1 — параллелограмм. Заметим также, что равные векторы, отложенные от разных точек, часто обозначают одной 167 ПОСКО' и той же буквой. О таких векторах говорят, что ото ояин и тот же вектор, отложенный от разных точек. Такой подход является вполне естественным: в самом деле, рассматривая несколько изображе-Нйк Впннн-Пуха, .мы говорим: «Это — Вннин-Пух*. а Ее «Это — разные нзображення Винни-Пуха». 16.3. Координаты вектора PaHeCi говоря о координатах, мы имели в виду координаты точки, которые однозначно задают ее ])а(:1золожо)1ке в оисл-емо 1соордииаг. Ок-лиывае'з-ся^. что с iiowonvbjo коорд)4нат можно олисывать ж век'горы. Оц ломле Ko{)pAMi'Wvr»mi4 вектора с началом А(х^\ /у,) и кои|.юм В{х^\ у^) нам1*||)акл ■ 1И<:ла а, *= и - /у,. Млпче з'оззорЯ; каждая коордшшша eeicmopa- равна pamocviu- со-опшетствуюи^ах координат его конца и начала. ЗСоордннаты вектора записывают в с1соГжах рядом с eiv буквенным обо:шаченнем: АВ(а.;о£). Иногда для обозначения вектора с координатами a^ и Oj используют запись (о,; о,). Очевидно, что нулевой вектор имеет нулевые гкоординаты: 0(0; О). Ии форчу.ты 1)асстогнпя между точкамп имеем: _______ длина вектора о(а,: с,) вычисляется по формуле (ai = ^a,"+Од*. о р о > “*vcT30 и коорд^ V3T равных векторов) Равные векторы имеют равные координаты, и наобсрог если у векторов соответствующие координаты равны, то эти векторы равны. ' ' ^ г- ■: 5 0 1> Свойство. Пусть А{х^1 н yj — начаяо и конец данного вектора а. Вектор а\ равный о. .чожво получить из вектора а параллельным переноссж. Пусть зтот перенос задается формулами х' = jr -t- с, г;' - у + rf. Тогда а гзе Л'(Х| + с; у, + d), В'(х. + с; + tf). Очевидно, что оба локторп и II <Г имеют координаты и что и троботшлось доказать. 16И § 16. Векторные исличиии 2) JJpuauaic. Пусть теперь векторы АВ и Л'В' имеют равные координаты. Есдм началом и концом второго вектора являются точки у'^) н В'(дГу: //'у), 'i'o по условию = y.j^-y^ = y\-y\^ Отсюда 2"-'’и~ л*',, У'/,~ У^+ У\- Параллельный перенос, заданный фор- мулами .V* *=.г-.V,-I-a:'j, у' = у-у^-\' у\} переводит точку А в точку А\ а точку В —-в точку В\ т. е. совмещает век.то]:)ы ЛВ м А'в\ что и т)К!б1))ш.шх)ь дшсааать, ']’(юрома AOKfwjaua полностью. Ш 'J’njKiiM образом, координаты вектора не фикси))уют но)1])авлеишяЙ отрезок, а лишь задак«’ едю длину и направление. В дачостж! примера гфкмеиеншз равенсл'ва координат некторозз п))Ж»едем еще одни способ решения известной задачи о гюиске ч(П'ие))'гой верпж мы парпллаиограмма. Зшочо Иойдите координетьг четвертой вершины паролле-логроммо АВС5, если А(-2; 1). В(0; 4), С{4; 1). С Решение Если четггрехутолькик ДвСО ~ пероллелогромм (рис. U6X то AS = ОС. Пусть 0(х: у) — искомая вер-шиио. Пойдем координаты векторов Аб и ЬС . ^ = (0-(-г):4-1)=^). 0С = (4Г,с1-у). Токим обрезом. 4-х = 2, 1-у = 3. откуда х = 2. у = -2. Ответ (2:-2Х Вопросы и задачи " V. УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 539. На плоскости отмечены точки Л в В. Верно vTh, что векторы АВ и ВД: а) имеют одинаковые длины; б) сонаправлены; в) равны? 540. iioKTopbi ЛВ и ВС коллинеарны. Лежит ли точка В па пря-мой АС; па отрезке АС? 541. Точка С — середина отрезка ЛВ. Разны ли векторы АС и ВС? Равны ли векторы АС и СВ? 169 ГЛАВА V. Векторы Нст плоскости fs -> 547. © 542. В пара.1Л(мо1’рамме ABCD (рис. 117) назовите векторы: а) сонапрпплепные с вектором DC; б) сонапрлиленные с вектором АО; в) п)лоти1Юж>лож,)10 иапраз1лс1шы(‘ о. иемто|)(зм г) нротипоиоложно нйиравлешшо с iu»w’ni>oM ВЗ; век’юру ЛВ\ (•)) ]лплиыо iiojCTopy 00; ж)ра)шын вектору ВВ. 543. Ои1>од<^чн'1'в вид четырехуго.чьншса ЛВСД если AB==DC . 544. Дпп рпзиюбедрепиый треугольник ЛВС с осиотшиом АС. liop-по лн, что ЛИ- ВС? Верно ли, что |лл|=|вс|? 545. Извгчггно, что а = Ь. В^во лн, что: а) данные векторы имеют соответственно равные координаты; б) ОТ1Ж1КН, изображающие данные векторы, о6я:н1тсльно сошш' дают; п) прн откладывании от одной точки отрезки, изо6рвжаюни1е дапиьи* пркторы, обязательно совпадают? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 546. Начертите параллельные прямые а а 6. Опаетъте на пршюй а точки л в в, а на прямой 6 — точку С. а) Ог-тожите от точки С зеьггор CD. сонадравлеаныа с АВ. б) Отложите от точки С вектор С£, иротивешоложно направ-тея* кый с ЛВ. в) Отложите от точки S вектор BF, равный вектору АВ, Соин’ правлены ли векторы BF и DE. BF и £D ? Начертите ромб ABCD. __ а) Отложите от точке В вектор, равный вектору СО. б) Отложите от точки В вектор, равный вектору АС. в) Шлюлннтс {шраллетьный перенос данного ромба на вектор ВО. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 548. В прямоу!ч>льнике ABCD АВ = Ь. ВС = 12, точка Е — середппп стороны ВС. Иандите длины векторов AD, СВ, АС, ЛК. 170 § 16. Векторные величины ^ 549. В ромбе 8. В£) = б, О — точка пересечения дипги1и1лсй. Найдите длины вектороз ОС. ВО, AS. 550. Докажите, что в параллелограмме ABCD AD-BC, 551. Точка О — середина отрезка АВ. Назовите пары разных 8екто|к>в с концами в данные точках и докажите их равенство. 552. Найдите координаты вектора AS, если: а) А(-1: 4), S(3; 9); 6) А(2; -5). В{~1; -1); в) А(3; 2), 2). 553. Известно, что ОА = о, о (2; -1), О — начало координат. Пайлитс коорлинаты точки А- 554. Найдите д-чижну АВ, ос.пи; а) Ш (7; 24)$ б) Аф\ -Х), S(8; -6); ») А(2; -4), В(2; - ;1.). —^ 555. Найдите координа'л.1 и длину вектора АВ, еаж; п) А(-3; 1), 73(5; -5): б) А(12; 0), В(0; -5). 556. О'|\иожт’е от тонки D(U 3) т1кто)>ы а(2; -1) и />(-3; 4), Ипйдито коо1)дипаты хсондов этих векторов. 557. ]С«)1щом вектора а.(-3; 7) я)*.ияе1ч:я тонка (0; -2). Найдите коо1)дииа* ты иа'жла вектора к отлояшге его в н]>цмоугол1Ьной смслймо иоо|)ДНж^т. 558. О помощью векторов докйжн']'о, нто нетыреху голь лик ЛЛ(']У параллелограмм, если Л(-2: -1), В(1; 2), С(2; 2), В(-1; -1). 559. Найдите координаты четвертой вершины параллелограмма ЛИС1Х если В(3; 1), С(5; 0), В(2; -3). Уровень Б 560. В прямоугольной трапеции ABCD AD\\BC^ AS-4, AS-7, ZS = 45% Найдите длины векторов ВСщ CD и BD. 561. В параллелограмме ABCD AS =4. SC =7, диагональ АС больше диагонали BD на 2. Найдите длины векторов АС и DB. 562. Определите зил четырехугольника ABCD, если: а) AS = 5c н АВ - AD '; б) ВС = ^ а |АС^ BZ>i: в) SCT*AS, а вектпры АВ и CD не коолинеарны. 563. Если AB=Ci?. то середины отрезков AD и ВС сов»?'«гг. Докажете. —^ 564. Сформу.лируйте и докажите утнорждение, обратное утноржленмю предыдущей задачи. 171 ГЛАВА V. Векторы на плоскости 565. Длина вектора а(/п-3; т-1) равна 10. Найдите т. 566. Длина вектора ЛВ i)Hhha 5. Найдите координаты точки И, если Л(4; -Й), а точка В лежит на прямой iy = 2x. 567. Длина век'1’ора а{т; 15) равна 17. Найдит(! т. 568. Огложите от начала координат векторы а (-2; 1) и Ь(3; 2). Найдите KoopMJHiATbi. и длину вектора, началом которого являет(5Д1 конец нект(»ра о, а концом — конец вектора S. 569. Oгv^oжнтe от точки (1; 3) векторы а(2; -1) и Ь{-4: 2). Коллине-арны ли эти векторы? Уровень В 570. Векторы ЛВ и CD коллинеарны. Означает ли это, ч*т ЛИСП — трапеция? Ответ обоснуйте. 571. Даны параллелограммы Л/^СД и Докажите, что ЛИ, =CjC. 572. От точки М, лежащей вне равиосюроинег'р треуго;1ышкн ЛВС^ отложены нек'1’оры МД, ME и МД, к<п'орые равны coo'i'Be'ir.TueHiio 1к:кто))аш ЛВу ЛС и. ВС, Д<жаж]т?, m-j-o MFED — ромб. 573. В окружтсц)^ проведены лМмет]!) АС и хорда АВ, Оч^ тают М\ ложа1цей Ш1ут])н окружнос1'н, отложетл векто1)м MD и mJCs равные векторам АВ и АС cootbctctbceho. Найдите угол MDE. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 17 Теоретический материал неравенство треугольника; простейшие задачи в координатах. Задачи 7 класс, п. 18.2 9 класс, § 8 574. Докажите, что точки Д, В и С лежат на одной прямой. ес.ти AS = 8,3 см, ВС = 104 см, АС = 1,8 см. Какая из этих точек лежит между двумя другим? 575. Лежат ли на одной прямой точки А(-2; -2), В(-3; -4), С(0; 2)? Решите задачу двумя способами. 172 § 17. Сложение и вычитание векторов 17.1. Сложение векторов Для векторо», как н для чисел, определяются операции сложения н вычитания, npit^« результатами этих действий также являются векторы. On редел ение Суммой векторов aia^i о,} и 6(6,; 6,) называется вектор с(г,; г,) с коор-диеытами г, = а, + 6^. 0^=0, +6,. Таюш обра;юм> *й>,; (!1(]>орму.имру(ш свойо’па (;.иожен»я >1Скто)Юп. Дня любых век,тороя л (л-,; Л (6,; Ь^), ВС,, равный РУ h. ’1Ъгда по докааашюй чч-юрше вектор АСу )па)ц.по з(-ото1)си'0 совнадаеч' с началом вшстораЛё, а kohwj^ — с. з<ондом BOK'i'oj)» Sc* i43j.iiflfei'cn век'л*ороз^‘(зуз\¥з\«ой АВ-\ ВС, Построение ззекд’ора «-l-S в случае» когда ззезстор)>х а н'6 коллниеарю^з, показано на рис. 1И), О, в. 2) Прави.ю параллелограмма. Для ненулевых везсгероз а и б с общим началом вектор-сумма а - Ь изображается дяаз'оналъю параллелограмма, иостроенЕОГО на данных векторах, причем начало вскоре а^Ь совпадает с общим началшс векторов а н Ь (рнс- 120U Денствителыю, еати отложить от ксш-ца вектхфа а воггор, равный 6, это построение сво-дитгя к предыдущему. 3) Правило многоугольника. Если несколько нектаров-слагаемых отложены так, что начало второго вектора с<«падает с кондом первого, начало третьего — с кондом второго н т.д., то начало вектора-сумзсы является началом первого вектора, а копед — кондом последнего: На рис. 121 показано применение прави.1ш мпо-п>уп)льника для сложения векторов а, б, с и d, Зодача Даны векторы а(2: 3) и Ь (-4; 5). Найдите координаты вектора с. такого, что Ь + с = а . Решение Если с(с., с,) — искомый вектор, то -4-^с^ = 2, 5+ Cj = 3. Отсюда, с^ = 6, = -2 Ответ: с (6; -2). 174 § 17. Сложение и вычитание векторов Рис. 122. П|хтрск«11нс разности вскторон •о А/ О N Рис 123- Протпопо' ложные ве1сторы Рис 124 17.2. Вычитание векторов Вектор с, найденный в предыдущей задаче, М0Ж110 определит!» как 1)а:}поеть mrktoijob « и h. Определение Разностью векторов и 1>0\; Ь.^) называется такой вектор с(Су; с,/„ который в сумме с вектором h дает веюор а : h -I- г = « . Из данного ол].>еде-че)1И>1 находим коорджнтв некторй e=;5-ft: Cj Для построеш^я з*ек.т(>1>а'ра;шос:ти т)0)то;иь* зувмоя праш^лом троут'олтунииа н ралоноттнтм 5+^а—5|=а. Отложим векторы а и 6 от одпоб точки (JH?C-122). ТЪгда начало вектора-разности является концом вектора Ь, в конец — кондом вектора «, т.е. бектпор'рагность сое&Ш1яет концы- векта/юв а и Ъ и наяраолен е сторону уменьшаемого. Определи ние Противоположными векторами иазь^аются два про-тивехтолохно направленных вектора одинаковой длит. На рнс. 123 векторы ОМ и ОЛ^, а также векторы ЛВ Е ВЛ протнвопаюжные. Вектор, протя-вопатожныв вектор>* а. обозначают -о. Очевидно, что а-^(-о]=б. Покажем, что а = а -1 -б). Действительно, по опредетенню разности векторов |в-&)-*-5 = а. Прибавив к обеим частям этого равенства вектор Ь, имеем: б) = а*|-А), (а ’^S)'!-d = a-t“l-6|, т,е. а-д=а— Татько что обоснованная формула показывает, что для по-тучення pasiiocmf а-Ь можно прибавить к вектору а вектор, противоположный вектору Ь (рис. 124). 175 V. nrrviu|jtM па пли^кисти Олерпции сложения и вычитания векторов широко применяются в фипико для сложения сил. На рис. 125 проиллюстрировано фивмческое содержание известной басни И. А. Крылова «Лебедь» Рак и Щука«; для оп|)едолония направления движения воза необходимо найч'и ршшо-дой<1*п*ую1цую сил Лебедя, Рака и БДуки, т. е. сумму векторов а | 5-I г. Как изностио из басни, «а воз и ныне тамо, т. е. а + + о = Вопросы и задачи УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 576. Может ли сумма двух векторов №ть разной: а) нулях б) нулеэозсу вектору: в) одш>му из векторое-слагаемых? 577. Может ли длина вектора-сухзаы равняться сумме длин векторов- слагаемых? В каком случае? С 578. В параллелограмме AjBCD (рис. 126) назовите ве|сгс^>-суэсэ1зг: в) AB+BD; б) Ш-^ВС: в) АО^дС: г) ^-5о. 579. Может ли разность двух векторов равняться их суэсме? В каком случае? 580. В па1Жллелограмме ABCD (рис. 126) назовите вектор, противоположный: а) вектору ВС; б) вектору ОА. 176 § 17. Сложение и вычитание некторов 581. li ABCD (рис, 126) накопите воктор-рнмпосгь: п)АП-АС; 0)^-Ш; b)AD-BC. ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 582. .Иороч('.))тите векторы а» 7), с и S (рис. 127) и 'I'erpn/p». Постройте иокто))1л а \ Ь, c-rf, 5-1-5, 5-5, а-ь5 + с-)-5, 5-5. Есть ли среди иостроеишлх некторов противоположные? 583. Перечертите векторы а, 5, с и 5 (рис. 128) в тетрадь. Постройте век-тор1л: а) 5 I 5* «.-i c, 5 пр иравх«лам треугольника и иара.11.ме.по)рам" м/< и (i помо1Ц]»ю координат; 5) Л - 1 точку А(-4; 2). 609. Даны точки А(1; 5), В(3; 1), С(5; 2). Найдите угол АВС. 179 ГЛАВА V. Векторы на плоскости § 18. Умножение вектора на число. Скалярное произведение векторов 18.1. Умножение вектора на число Как известно нз курса алгебры, сумму п слагаемых, каждое из которых равно а, можно представить в виде ироизведелия /ш, Аиа* логичное представлевне возможно и для векторов блаюдаря онералям умножения вектора на число. Определение Проиаввдеж^ем вектора на число fr. (кям. П|;юма1кдеми<-?м числи It- нл вектор а ) ийзываетсй вектор Ото оиначнетт что Л(а,; = (/га,; Ыу}, (!)фо])му.иируем свойства умхшжелиа вент'ора ш число* Дли любых Викторов а \п Ь \п чисел h, т\ 1) кп ’" ак\ 4) Оа. :=();; 2) (/гт.)ае= 5) (/г-мл.)а:=/га4т.а; 3) ■ 6) h(fi-4h)=}»l-\-kjh. Эти свойства легко доказать, сравнив координаты векторов в правой а левой частях каждого равенства (сд(злайте это самостоятельно). Способ построежня вектора ка по данному числу к и вектору а тот слежуютая теорема. Теорема (по длине и направлении вектора ka) Длина вектора ка равна Если то вектор ка сонаправпен с eeirropoM а при условии Jk > О и противоположно направлен с векто* ром а при условии $ < 0. Доказательство ' ■ Or.TOHCHM Б^сгоры а = ОЛ н ка-ОВ от начала координат О. Еолн а(о,;а;). то ка(ка^;ка^), т. е. А(а,;о^), Щка^;ка.). Уравнение прямой ОА имеет вид ох*бу = 0. Поскольку этому уравнению удовлетворяют координаты х = а^ и у~а^, то ему удовлетворяют н координаты х = ка^ и у - т. е. точка В лежит на прямой QA. Заметим, что коордпнапы любой точки луча ОА имеют те же .1НЛКИ, что и д-;ооряннзтл точки А, а координаты любой точки лучп, д()11().>11ште.хьиого к ОА,— знаки, противоположные знаком коо)>динпг 180 § 18. Умножение вектора на число. Скалярное произведение векторов точки А. Поэтому при условии Л*>0 точка В лежит на луче ОА (рис. 129, а), т.е. а *; ka, а при условии k<0 точка В лежит на луче, дополнительном к ОЛ (рис. 129, ff). т.е. а 'i*a. И, наконец, вычислим длину вектора ка: [*а [= у](Ьа, f + (ka,f = Теорема доказана. ■ Следов (сволфство и признак Если ft и Ь — ненулевые коллмнеарные векторы, то существует число h тйкое, что f>«/p-ft, и шюборот: если для ненулевы)! векторов ft и § выполняется равенство «/?.«, то векторы ft м ft коллмнеариы. рис. 129. IJod'j'piHijuK) ввкч'ора 1ш ]1})м»н.ак: хшл.цинеаршлх векторов обоснован в только что докаанушой теореме. Обоснуем свойство коллинеарных векторов. Если «ТТ^* иыбе* .-ja. ' рем Очевидно, что fr > О, поэтому векторы Ь и ка со)1аправлены Ь\ и имеют одну и ту же н.чину: |fra j=-Li-[aЭто означает, что Ь ка. - - |Ь| Аналогично в случае a*ib следует аыб^ють = \а\ Только что обосн^^нвое следствие можно сформуляровать иначе: у коллинеарных векторов соответствующие координаты пропорциональны. и наобсрст: если у двух векторов соответствующие координаты пропорциональны, то эти векторы коллинеарны. Вообще, возвращаясь к толковавню понятия «векторная велнчв-на*, следует отметать, что векторные ве.тнчивы характеризуются не только числовым значением н направлением, во в обязате.тьяоЙ определенностью для нвх ох^раоий сложения н умножения на число. Поэтому, например, скс^хють лужения ввтомобыля яв.1яется векторной велнян* iioii, » поток маишн на улице го]хда (который такпее молшо охаряктери-»01шть чж‘/Лоаым зиачением и иапрпнлспием) -— не век'гориля аоличиип. 1Й1 ГЛАВА V. Векторы на плоскости Задочо Докожите, что точки А(1; 2). В(2; 4) и С(-3; -6) лежат на одной прямой Решение Определим KoopMWMQTw лекторов АВ и АС: Afi(X; 2). АС (-4; -В). . Заметим, что т. е! Это означает, что векто - ры ЛВ и Mi коллимеарны, т, е. должны лежать на одной прямой мл’и на параллельных прямых. Но прямые АВ и АС имеют общую точку А, т. е. точки А, В и С лежат^ на одной прямой. , | | 18.2. Скалярное произведение векторов о п р е д е л о н и о Скалярным п|>ои:*педением векторш а^) и б(б,; Ь^) иазываон.я число р.Ь. + оД. Скалярное произведевяе вектс^к® о(а,; с,) н 6(6,; 6,) обозначают и Ь илн аЬ. Итак, а*6 0,6, 4*0,6^. Сфориулнрусм свойства скалярного провзведения векторов. Для любым авюоров ^ 6 и с и «»tcna к: 1)а-6 6-о: 2) j‘6 = jr|e-6^: 3) (а+б)-с = о-с + 6-с. Дежажнте зтн равенства самостоятельно на основанин определен ния скалярного провзвел^гя. Скалярное произведение а а называют екалмрным кмдратом вектора а и обозначают а*. Очезилко, что а* = а,~+ ад* = <аГ. Определение Углом между ненулевыми векторами АВ и 4С называется угол ЯАС Углом между произвольными ненулевыми векторами и и 6 называется угол между векторами, разными данным и имеющими общее качало Построенне угла между векторами а н 6 показано на рис. 130-Этот угол обозмичают Очевидно, что еати а'‘6, то.^(а,б) = 0'. а если а*.6. то/Г(а,6|=180=. Если z(a.6)=90'. то векторы а и 6 называют перпендикулярными (пятну.- так: а 16). Если утчэл М(?жду двумя векторами известен, то ска^гярное произ-ведеипе этих векторов можно выразит, через их длины. 182 § 18. Умножение лектора на число. Скалярное произведение векторов Рис. 130. У1Ч)Л между пок'горами Скалярный — 01 Яд-гинсжого «осэ;»ар» — число Рис. 131. К^^казатель* ству тсч)ре.чы о скаляр* ном п|юизведании иск* •J’opoil Следствие 1 Теорема (оскалярном произведении векторов) Скал$фное произведение векторов разно произведению их длин на косинус угла между ними: а Ь=|а I |Ь| cosz(o,b). Доказательство □ Покажем, что скалярное произведение векторов с и & не зависит от выбора системы коорди-riar. Действитол ьзю» (a.A-hj (си* 'Г. 0. I a:*f i> f = I a Г -I-1 ft f -I- Ы' ft . Отсюда ■ Таким о6ра:юм. скалярное произведение векторов а в Ь выраждетсл через длины векторов а, Ь и a-hft, следовательно, не зависит от выбора системы координат. Выберем систему координат так, как покапано на рис. 131. В таком случае вектор а будет иметь координаты |о| и 0, а вектор ft — координаты |ft|cosZ(a,ftj и |ftj8in/(o,ft). Выразим скалярное 1троизведение векторов а и ft: aft = ja j.jftjcosz(«,ft)+o|ft|BinZ(a,ft)=|aj*|ft|cos^^fl,bj. Теорема доказана. ■ Если а и Ь — ненулевые векторы, то со8^(а,&)== аЬ im Следствие 2 (свойство и признак перпендикулярных векторов) Если л 16, то 0-6 = 0, и наоборот: если для ненулевых векторов а и 6 выполняется равенство а 6 = 0, то а 16. Для обоснования следствия 2 достаточно заметить, что со890'" = 0. ГЛАВА V. Векторы на плоскости Задаче При коком зночении х векторы о (2: -1) и Ь (3; х) перпендикулярны? Решение Векторы о и Ь перпендикулярны при условии о Ь = О. Записав это условие в координатах, имеем: 2 3+ (-1) х = 0. 6 - х = О. х = 6. Ответ: 6, Вопросы и задачи УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 610. 1^0 сколько раз длина лектора -Зл болыпо длины век'1'0])л а? JJopiio ли, что длина вектора у k ран бол)»зно, чем длина векл‘о)НА «У 611. Дам ненулевой вектор а. Определите знак числа Л, (гели: п) иокторы <1 и ka соиаправлсшд; б) лекторы "-2а и ka соиаправлен]»!; н) нокт'оры ka и Л*о протйвоположзш направлены. 612. Дилгонахв квадрата ABCD пересекаются в точ-КС о (рнс. 132). Найдите угол между векторами: а) ЛС н А1>; б) ОВ и ОС; в) ВС н CD; г) АС и DA; д) АО в АС; е> АВ н CD. 613. Может -ти скалярное проазведение двух векторов быть равным нулевому вектору? Может ли скалярный квадрат ненулевого вектора быть равным нулю? 614. ()п|>еде.тите. является лн угол между иеколлинеарными вскто рами а tt Ь острым, прямым ИуТИ тупым, если: а)н б<0: б) а 5 = 0: в) н Б -О. 615. Может лн с1салярное произведешзе вектор<зв быть равным произведению их длин? В како.м случае? Рис. 132 ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 616. Начертите векторы а, Ь, с в d (рис. 133) в тетради. а) Построите векторы —2д, Зс, 0,25J. б) Постреште векторы О.оа+Б, 2с+5, 2с( + 3б. в) Постройте векторы 2с-а, 2а—0.б5, —5 d. 3 184 § 18. Умножение вектора на число. Скалярное произведение векторов -> Рис. 133 617, рй)^)аосторойнйй треуголышк, ЛВС. п) 1иищ)0Й'Ю уго.ч между вехсторамм (Ы., п АВ, его грл' ДУС'Ная f>) П(М1ТроЙ1Ч! вектор А8-—ЛС. Какой угол он оСфаО^'ет о венто* ром ^ ? о и) Постройте вектор 0О=—(gA+CbJ. ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 618. Найдите координаты и длину bsctc^ если: о) 5(6: -8), А = 0,5: б) а(5; 12), й = 3; в) 5{-1; -2), * = -Ь 619. Длина вектора ка равна 10. Найдите к, если: а) 5(3; -4); б) 5(1& 24). 620. Найдите координаты вектора 5, если: а) Ь = , it = - 2. а (-О.о; 3); б» а = *6 . к = ~, а (-6: -9). 3 _ 621. Докажите, что для .тюбого вектора а выпо.тняется равенство (-1) а -д . 622. На рис, 134 AB = BC = CD = D£. Выразите через вектор а = АВ векторы Л£, В£щ EV, СА. а А В С 5 £ Рис. 134 623. Точка М — середина отрезка ЛВ. Найдите координаты векторов АВ н если AM (2; -3). 185 ГЛАВА V. Векторы на плоскости 624. С'родм 1к;кторов м(-2; 3), 5(8; 18), с(-4; -9) й 7ц~4\ 6) наноиито пнры ко.м.чпи(*п|)лых векторов. Какие из данных вркто]юв coHanj)m*.iit'-ны, а какие — нротнаоположно калравлены? 625. Векторы л(14;“8)н 5(-7; .т) ко.члннеарны. Найдите .v. Сонаправ* .|кшы ;1и данные векто])ы? 626. Иайл.нт() cKR.uflpmxj произведение вею'оров а и 5, еоди: II) й.(7{ -4), Н%-„ 8)} б) |а|=4, |Й|:=578, Z(e;i5)»8()". 627. (J'j'opt)))» квадрата AB<3D равна X. Найдите тадярз-юе проивнодонш) п) н AD\ б) М и лЗ. 628. Найдите е.кплярное произведение вехсторов: а) «(0; -1) н 5(6; -2); О) а н 5, если |а|=|Б[=2, в) ЛВ и Л(\ если треугольник АВС равносторонний со cropoiiofi 6. 629- 11ййднт(* угол между векторами: л» в(2; 1) и Б(-Ч; -8): о) аГ2; 1) и 5(1; 3). 630. Докажите, что ненулшые зектсфы а (г; у) и 5 (у; -х) перпяишку' лярны. ^ 631. При каком значсвнн х векторы а{х; 4) н 5 (-2; 3) псриен-дмкулярны? Уровень Б 632. Даны векторы а(3; *1) н 5 (-4; 10). Найдите координаты и длину вектора с, если: a)cs2a^0.55; б) с=Зо-5. 633. Даны векторы а(0: -3). 5 (—2: 1), c = ka^2d. Найдите /г, если г(-4; 11). 634 (опорная). Если отрезок ВМ — мелнава треугольника ЛВС, то В.Ч * (В-4 ^ вс), Докажите. 635 (опорная). Белн точки ЛТ н iV — середины отрезков АВ н СО, то Л/.V ^-^|лО ♦ вс). Докажите. 186 § 18. Умножение вектора на число. Скалярное произведение векторов 636. Отрезок Bi\f — медиана треугольника АВС. Выразите через векторы а = АС и 6 = ВМ векторы AS и СВ. —^ 637. В ромбе ABCD выразите через векторы а = АС и 6= ВО векторы АО н DC. 638. Докажите, что точки А(-3; 1), В(3; 4), С(1; 3) лежат иа одной прямой. Какая из этих точек лежит между двумя др>'гнмп? 639. Даны точки А(2; 3), В(4; 6), С(7; 8), л:). Найдите значение х, при котором векторы АВ н CD коллш!еариы. Соваправлены ли эти векторы? 640. При кикхих зшчеииях х векторз»! й .г) ц Ь(,г.; 9) 1и).ч,иин()Н],)ззз»з7 В зсаждом т с.иучаев оиредолите, адзтдравлшы ли зчлс'з*о])ы. 641. Пайдзт узмш ipeyjmbHHKa с )1ершимами а(-3; -Уз], 7^(]; -73), 0(<М>! 78), 642. Пайдмто уз^ид треугользи4з.са АВС» Gcлз^ А(-5; 2)» 7:5("2; 1), С(“1; 4), 643. ]?(У13д зУ(Ш)ллщ1еар):«>к-! ззек^чзрь) а и* Ь ттют ра)энз>з(^ длизид, u'o нокторз»! а*|Ь й <1-Ь дерлоидикуляриы. Дркалш'з'е. 644. Даны векторы а(1; 0) и 6(1; 1), Найдите значение к, при котором векторы « i 66 н а перпендикулярны. —^ 645. Даны векторы д(1; 8) н 6(-3; 2). Найдите значение 6, при котором векторы а4Аг6 и 6 перпендтулярпы. Уровень В 646 (опорная). а) Если точка С делит отрезок ЛВ в отношении АС: СВ = m : л, то ОВ, где О — некоторая точка плоскости. ОС = ОЛ т т т -^п б) Е^н точка С лежит на прямой АВ. то ОС = рОА4-(1 руОВ, где О — некоторая точка плоскости, р — число. Докажите данные утверждения. Сфсфмулируите и докажт'е обратные утверждения. 647 (опорная). 0т|жзки АА,, ВВ^ в СС^ — медианы треугольника АВС, которые п^>есекаются в точке ^f. Докажите, что: а) AA;+B^4^CQ =0: О) ЛГА+Д№ + МС = б; н) из отрезков АА|, ВВ, и СС, можно составить греуголытк. 187 ГЛАВА V. Векторы на плоскости 648 (опорная). Если точка Л/ — точка пересечения медиан трсуго.тьянка ЛВС. то ЬЛГ = i(oA + OB + OC), где О — некоторая точка п.тоскостк. Докажите. 649. Точка М — TO’iKa пересечения медиан треугольника ЛВС, Выразите через векторы а = АВ и Ь=АС векторы ВМ и МЛ, 650. Точка М делит сторону ВС параллелограшва ABCD в отиошеиии ВМ : МС =1:3. Выразите через векторы а - АВ л Ь = AD векторы ЛМ н MD. 651. Найдите >тоя между векторами а н 6, если [aj=|frj=l, а векторы а-^ ?Л> и Ьа-4Ь пориондшсу.чярши. 652. Днны векторы а(2; -1) и 3). Найдите значепиб Л', при котор(»ы 1№кто1)ы a-\ fth JK Ь—'а перяондикулярпы. ti) |№-1-2б|» еелг-г |«.|гей\/й * = б) (А у есущ |б-+2?>| = '^, |а-2Ь|сйЙ; в) j« fеслй |«j=ji!)j=jc|=1 , = 654. Найдите угол между векторами а и 6, если |д| = 3, |Й| = 2 , +(а-2л) =56. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 19 Теоретический материал • средние линна треугачьяика я трапедиж; • свойства параллелограммов. 8 класс, § б 8 класс. § 2. 4 Задачи 655. Средняя линия трапеоив равна 33 см. Найдите основания трапеции, если ИХ отвосятся как 3:8. 656. Двагоналв ро^а равны 10 сэс и 24 сэс. Найдите периметр четы- 1)охугод1>ии1са, вершины кототюго являются ссреди-нймк стх>])Ои 1>ом6а, н on р одел НТО» его вид. 188 § 19*. Векторный метод 19.1. Решение геометрических задач векторным методом Мспользонйнис тчс’горои и векторных соотно1иений в ходе рошоннв задйч п некоторых ('.лучанх но:шоляет значительно упросють рассужл<нтия н \h\v^ четы. Решение 1ч^омот)>ичесхоах йадач век^'Ориым методом coo'jwi’ »« т].>ех ос* т>Ш11»1х атанон. 1) Сф()]>мул)^руЙ’|’е задачу языком векторов. Для отого необходимо рас* (jMOTjKiTb iieKO'ropjiie ни да1Ш)>тх отрезшв как векторы и состани‘1’)э ооответ* cTijyjoHpte условию задачи шдаОрные равенства. 2) ]'1реоб)>айуйт(4 оо(;тавлеш^ые равеи-шж язЕВбоэЁ 1еооветрш1 Утвержлехме язывеон вектороя 1 МВ} Точки и в созпалают АВ = 6 или QA = ОВ. тце О — некоторая точка плоскости 2 О АВЦеВ (прямые AS и CD не совпадают) 3 j\n \ \с AB±CD авс5-о 4 л ^ а с ' ’D AB = CD = a АВ* = сё‘ = а' 189 ГЛАВА V. Векторы на плоскости Окотшпие табдлщы Рисунок Утверждение языком -геометри и ZAOB =

ямойАВ Утвсрждоиис языком ______лекторов ОА ал С08ф SS шМал АВ^кАС и.)1и У)ка О — моко’юрни 'j-o^kii 15.ПО<а«)ОТИ СеЛВ, АС iCB = rn:n АС=—СВ кли п ос=—^ой+-^о5. т-*п т + п глеО — некоторая *гочка плоскости 8 А С В С— середина АВ АС=СВ или ОС=^(ОА+ОВ), гэеО — некоторая точка § 19‘. Векторный метод Иногда векторный метод используют в сочетании с метолом координат. В тя1сик случаях пр('л-ставленные векторные соотмошеиин целесообразно записывать в координат!loii форме. Рис. 13S. РАхюжение векторл е по векторам а пЬ [См. также с. 192J 19,2. Разложение вектора по двум неколлинеарным векторам в некоторых задачах целесообразно ныГ>ра'!’ь на плоскости нсколлйнеарныс век’!ч>ры к и Ь и »ы-разить через них друтне рпссматршшомыо век'горы,. Докажем сущоотвоваиие и единстиенность такого предстаклеийя. Теорема (о разложении вектора по двум неколлинеарным векторам) Если о. и S — неколлинеарные векторы, то для любого вектора с существует разложение с=:т.а'* пЬ, где пг, л — некоторые числа, причем такое разложение единственно. Доказательство □ Пусть а ш Ь — данные векторы» с=ЛВ (рис. 135. а). Проведем через точки Л и В прямые, параллельные векторам а и Ь соответствеино. Поскатьзсу данные векторы аекол.1ивеарыы^ то зги прямые пересекаются в некоторой точке С» причем Ж+св=лв. Так как зго построению вект<^1ы ЛС н СВ катлнне&рны векторам а н Ь соответственно, то слтцестзтют числа тип, такие, что АС = та и СВ = п5. Следовательно, с = та + пЬ. Докажем от противного единственность такого разложения. Пусть существ>*ет рлхтожемие с = пиа~п-Ь, причем выпо.тняется хотя бы одно из условий т,=/п или п^^л. Предположим, например. что Приравнивая два разложения вектора с, имеем; та-^пЬ = fm-m,)a=fn,-n)fr . 191 § 19’. Векторный метод о Рмс. ГЛУ Л. ^ 1 н В прямоугольной системе координат особую роль играет разложение вектора по векторам (?, (1; 0) и ^j,(0; 1) — векторам единичной длины, со-направленньшм с осями коорди]1Пт (рис. 137). 'Гакие векторы называю!' 1соор0ияаш1шми вешпоралт^ или ортами. Коэффициенты ).'»а.ч.можения вектора о>>) векторам с, и равны 1соордниатам вектора а, Дсйетв7^таиьио, 14 ■()«:«,, а-йу - а, -04й^-11= йу,. Итак, . Иногда, в час'шос!*и п ф)Н7Ич.ески>! задамах, рнссма^'рнваю!" понятие проакцим вектора на ось Для поотрОенкя аекторной проекции вектора ЛВ на ось I через концы данного вектора проводят «ер пвндякуляры AAjlh BB^l (рнс. 138). Тогда век тор Л^В, является проеш(ией вектора АВ на ось / Скаллрной npoeKxpiew вектора АВ на ось / явля ется чнсло I» (ряс. 138,а), ндв чвсло если j4, Д ] I £ (рис. 138. б). Рж-138. П(жи'кции вехторм во (к:ь 19.3. Применение коллинеарности векторов СвоЗства я признаки коллявеарных векторов 5 X02S решения задач чаще всего вспользухггся в таких случаях: 1) для локазательсгва пара.!лельности прямых (лучей, отрезков) — в этом случае надо доказать, что векторы, лежащие на данных прямых, колли-кеарны, а эти прямые не имеют общих точек; 2) для доказательства принадлежности трех точек одной прямой — в этом случае пользуются те.м. что принадлежность точки С прямой ЛВ следует из коллинеарности векторов ЛВ и АС; 193 ГЛАВА V. Векторы на плоскости б Рис. 135. (Ок(Ж‘шит>) Рис13б Поскольку т.Фт, то а = — ----Ь, т. е. векторы _ _ m-m, а п Ь коллинеарны, что противо])ечнт услошно теоремы. Значит» раздоженне с^та-\ пЬ сдииданш-ное. 1И Иа практ?1ке длил ра«.иож«Н1^л ueat'j'opn Jio д**у)« неколливеарннм векторам можно иож).«1>аовать пт же правило параллелол’рамма. Д.»л wj'uro даншло векторы Ь я с откладывают от одной точкм (рис. 135, (У) и проводят чере» конец иокч'ора с Н1>я-мые, параллельные век'1‘орам а н Ь. Зодочо Точка пересечения отрезков, соединяющих середины противолежащих сторон четырехугольника, совпадает с точкой пересечения его диогоналей. Докажите, что данный четырехугольник — параллелограмм. Решение Пусть диагонали четырехуголшима ABCD пересемок7та1 в точке О, точки М и N — середины сторон AD и ВС соответстзенно (р^лс. 136). Обозночим о ^ ОВ. Ь = бС Тогда = Поскольку Об*, а. 6а*,Ь. то Обзте, ОА~гЬ, следовательно. ОМ ^(бб-ОА| = •i(mo-*-nb), где тип — некоторые число. По условию задачи векторы ОМ и ON коллинеарны. следовательно, OM = kON , ьши —(ma*nb) = y(a>b) Отсюда (к-т)а =(к-п)Ь- Но поскольку векторы о и Ь неколлинеарны. равенство возможно только при условии к = m = п. Следовательно, ВС = В - о . Аб»к(Ь-а), т. е. векторьз ВС и АО коллинеарны, откуда ВС ЦАО. Аналогично можно доказать, что АВЦСО. Таким образом, АВСО — параллелограмм, 192 ГЛАВА V, Векторы на плоскости 3) для доказательстла того, ато нек(Г1’01)ая 'jxama делит данный отрезок в заданном отвошенни (в стности, является его серединой) — в этом случае используют соответствующие векторные равенства. Зодоча Докожите, что точка пересечения продолжений боковых сторон трапеции и середины ее оснований лежат на одной прямой. Решение Пусть в трапеции ASCD точки К и L — середины основоний ВС и АЬ соответственно, S — точка пересечения прямых АВ и CD (рис. 139). Докажем, что векторы 5 К и SL коллинеариы. Пусть и Тогда 5К«|-|а + 6). Поскольку ADIlBC, то ASAD*'»ASBC по двум углал^, следовательно, — S5 —вк. откуда 5А = ко, S5 = kb. Имеем SB SC SL = (зД + s6)~ (ка + кВ) = к • (5 + В) = ksK т.е. векторы SK и SC коллинеарны. Это озночает, что точки 5, К и L лежат на одной прямой. 19.4. Применение скалярного произведения векторов Скалярное ароиззеденне векторов целесообразно нспатьэовать в таких случаях: 1) для доказательства перпендикулярности прямых (лучсЁ? отрезке») — в этом случае достаточно показать, что скалярное произведение соответствующих векторов равно нулю; 2) для нахождения длины отрезка — для этого вектор с, который изображается искомым отрезком, раскладывают по двум неколлинеариым 194 § 19*. векторный метод Л С Рис140 векторам а. и Ь (при этом |а|, |й| и z(aj>) до.; -I* ДО.ЯИСМЫ быть известны) и находят с =|с| ; 3) для нахождения величины угла — и атом случае векторы, которыми задан искомый или дан-из>1Й угол, раскладывают но двум неко.11Линт»1м вок'з'орам, длины или отношение длин которых из-jjecTHbj, и вычисляют косинус искомого угли, Задача Найдите угол /лезду 6оксш.ш сторонами |)(имю6сд" ремного треугольника, если мсдиан1д, проиедсицьхй к боковы/л сторонам, взаимно перпендикуляриьт. Реи1ение Пусть дон равнобедренный треугольник АВС с ос* новонием АС, АЕ и CD — медианы. АЕ1 CD (рис. 140), Пусть e = BD и 6 = ВЕ. Тогда Й5=а-2Ь, АЁ= Ь- 2о. Поскольку по условию AE-LCD, то АЁ П>=зО. т.е. (о-2Ь)(5-2а)=0. Учитывая, что !с.= .Ь и о Ь = [о' ibicosB. имеем: а Ь-2^-гЬ%4а ь = 0. 5а Ь-25*-2Ь‘ = 0. 5 а ' CCS3-4 = 0. cos В = 4- о Следовательно. Z3 *= 37®. От«г ^37" Вопросы и задачи ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 657. ,1]д1аы иеколлинеарные векторы а и Б. Равны ли векторы За + 7& и 7fr + Зо; а 26 н 2Ь - о? Есть ли среди данных векторов коллингарные? 658. Назовите: а) координаты вектора а. если а=-3е,-г8е1; б) кооффиш1еаты т з п разложения а-те^ + пе^, если а(1; -2). 195 ГЛАВА V. Векторы на плоскости ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 659. Докажете векторным методом свойства средней линии трапеции. 660. Докажите векторным методом свойства средней линии трсугодь- ITHKII. ^ 661. Докп5Кнте векторнхлм методом, что диагонали ромба перпендикулярны., 662. Докажите векторным методом, что диагонали ирямоугол1>ииии раины. уровень Б 663. Докажите векторным методом, что сумма квадратов диазюналой |1а])пллелограмма равна сумме квадратов всех его сторон. 664. Дохсажите векторным методом, что если две медааны треугольника равны, то этот треуголъншс равнобедренный. 665. lin стороне AD и диагонали АС параллелшрамма ABCD отмечены соответственно точки Af и так, что A3f =—AD, АЛ’АС. Дстажите, 6 7 что точки М, .V н в лежат на одной прямой. 666. В прямоугольном треугодьЕике АВС (2! В =90") на катете ВС отме<1сна точка К так, что СК :КВ = 2 :1. Докажите, что се|>едяна медианы ВМ лежит на отрезке АК, Уровень В 667. В треугольнике АВС (рис. 141) АВ= ВС, BD — высота, DK .1 ВС, DM = МК. Докажите, что ВМ X АйГ. В Рис 141 668. Докажите, что середины оснований трапеции н точка пересечения ее диагоналей лежат на одной прямой. 196 § 19* Векторный метод 669. Отрезок BD — медиана треугольника ЛВС, ZZ)BC = 90®, BD^ =----ЛВ . Найдите угол ABD, 4 —^ 670. Найдите длину мелианы AM треугольника ЛВС. еслн АВ= 10, i4C=6. г ВАС = 60\ ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 20 Теоретический материал основные геоме1’рические фигуры на плоскости; г\ 7 класс, § 1 у 7 класс, § 4 • параллельные прямые; • пдииаты н длину нек-тора АВ. 2. Дан1.1 векторы а(04 4) и Й(-3; -2). Найдите жп<тор e = 2a~h, 3. И П1)ямоугольнике ABCD ны1)азите нок'1'0))ы АС и BD через векторы я = АВ и Й = ВС. 4. Найдите значение л*, при котором векторы я(.т; 2) и 5(-3: 6): а) каллинеаргы; 6} першшшкулярыы. 5. В равносторознсм треугольнике АВС проведены меяганы АЛ/ и BN. Постройте векторы AB+j4C, АЛ/-ЛЛ*, —AN -—АС. 3 2 6. Определите вил четырехутольЕЕгмь ABCD. если .4(0: -2). В(0; 1), С(2: 2). Ш: 0). 1Q7 Итоги главы V итоговый ОБЗОР ГЛАВЫ V Векторы а = ЛВ Вектором называется направленный отрезок, т. е. отрезок. для которого указано, какой из его кондов является началом, а какой— концом. Координатами вектора с началом у^) и концом называют числа и a(a,;Oj.). Длина вектора a(aj;«j.) вычисляется лоформуле Иеиулевые jjeicj’opw называются конлинеарнылш, если они лежат на одной прямой или на параллельных прямых. Векторы АВ и CD называются сокопровлемными (нли одинаково направленными}, если лучвАВ и CD сонанравлены. Векторы АВ я ЕР называются п-рот.и.во7и>ложгно на- ABUCD, AB^iEF правленяыми, если лучи ЛВ и EF противоположно направлены а Й Противоположны-мн векторалт называются два противоположено направлоииых ueici'opa oniwaKojjoW О длины Два вектора иазывазотся равными, если они совмещаются параллельным переносом. Саойслгва и признаки равных векторовг • Равные векторы сонаправл(Ч1ы и имеют равные длины. • Если векторы сонанравлены и имеют равные длины, то они равны. • От любой точки можно отложить вектор, равный данному, и притом только один. • Равные векторы имеют равные координаты, и наоборот: если у векторов соответствующие координаты равны, то эти векторы равны 198 Итоги главы V Действия с векторами ГЛАВА V. Векторы на плоскости Умножен^иевектора на число TfUi X li > о, то HOK'j'Op ha сд)шш))«»лея) (.11)окто1К)М а if «1 X Дга, С5СЛМ л <0, то вектор ka протявоположно направлен с вектором а ПроизведеиисАьвектори а{а^\ а^) начш> ло к (или произведоииом числа h па иок-тор а) называется исктор /.ч/ = (Л«,; ha^)'. 1ш к{а^; щ) = {Щ; ) | ha-1 = | /г. || а-1 Если а и й — колл1'Шса])ные нокторъ], то feyiij;eoTj}ye*r число /?, такое, что = li наоборот: ослш для ноиуловы.?; nexwpon й-и Ь вхлгюлилотся равенство /5ь=/г.«.»то вееторы а и к кол,линоа))ны. У колливсарвых векторов соствстствую* шве координаты пропорхцюаальяы, н наоборот; есдн у двух векторов соотвегству' к»щне координаты прО]юр1июнальны, то эти векторы кодлннсариы Скалярное произведение еежторое Скмгрныж произведением а Ь векторов а(о,; о,» н называется число а b = Oji\^aJ*^. Скалярное пронаведеане а-а называзот скалярным квадратом^ а =о, -i-aj'=;a . • Скалярное произведение векторов равно пронзве* декню На длин на косинус угла между ними: а & = 'а‘ [ft! cosj^fa.fr]. • Если а н & — ненулевые векторы, то cos Z(o^d) = У" f. аМ& ZBAC • Свойство и признак перпендикулярных вектО' ровг если а J.6, то а-6 = О, н наоборот: если для ненулевых векторов а я Ь выполняется равен* ство сд = 0, то аХб 200 Итоги главы V о о КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ V 1. AaiiTe опроделеиие вектора. 1Сак нзображяю']'ся пе]СТО])ы? 2. '1то такое длина вектора? Какой ueic'j’op называют пуловымУ 3. Какие век']'о]>ы называют еонаправленными; противонолоисно на-правлеииьши; коллинеарным и? 4. 71.айте определение равных векторов. 5. 1Снк оиред(*лить координаты вектора? Какова связь между ксюрди* яатдми равных векторов? 6. Данте определение суммы двух векторов. Опшннте слособы построения вскто]18-суммы. 7. Дайте определение разности двух векторов. Опишите способы nocvi'pooi t и я век']’0)>а-разпости. 8. Дайте опрсде.'1енио произ1Юдения вектора иа м]1Сло. (J(])opMy.nHpyjVj’o тео))ему о длило и направлении векто])а ha. 9. ДаЙ‘]'(! определение скаля1)ного произведения векторов. Кик определяется ушл между векторамнУ 10. Сформулируйте теорему о о]а!ляриом произведении во1сторов. Сформулируйте свойство н признак перпевдикулярных векторов. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ V 673. Диагонали четырехутольннка ASCD пересекаются в точке О, причем OA-^OCtiOB-^OD. Докажите, что ABCD — параллелограмм. 674. В прямоугольнике ABCD АВ-Ь см. ВС =15 см, О точка пересечения диагоналей. Найдите \ ав^АВ- DC-OD 675. Докажите, что в параллелограмме АВСЛ АС+ВЛ = 2ВС. 676. Докажите, что точки А(8; 0), В{4; 1), С(0; 2) лежат на одной прямой. Какая иа этих точек лежит между двумя другими? 677. Дай вектор а(1; -2). Найдите координаты вектора б, если а Ь 10. а векторы а в Б кодлинеарны. 678. Дппы векторы л(-1: -2) и Ь{—2; 1). ГСнкие углы образуют эти BCJcropia г вектором а 4- Б ? 679- В ромбе ABCD АВ-6 см. ZA=120®. Найдите скалярные произведения CB CD, АС АВ а AC BD, 201 ГЛАВА V. Векюры на плоскости 680. ()п1)1*дрпмн а и Ь осч’рым, прямым или тупым, если р|>|а.|, а векторы «-2/) и ачЛ периеидм-иу.чярпы. 681. Докижите векторное неравенство ^ киком с.<|уч«е имеет ))пнон(;тво? Задачи повышенной сложности 682. ДмII 11рои«вольш>п'5 треуголы-жк АВС. Докажите, что вок* тор , — rt-■ >1/i-I ■, ^.тт'Ж нащ>йв.мен вдоль Гш(ч:ок.тр)4оы угла-4. АН\ \Л0 202 683. Дпи правильный До1<:а>китс» чт сумма гг кек-торол с начллом II ueiiT|№ этого /г-угольннка и концами в eix) вершинах равна нул<л1ому нсктору, 684. Точка О — центр окружности, оиисанной около треугольника АВС, а ТОЧ1СП И удо1ии>творяет вехсторному равенству ОИ =ОА+ОВ+ЬС. }\ркпгкип\ что И — ортоцентр треугольника АВС. Сформулируйте U докажите обратное утверждение {формулу Гамилыпини). 685. Локпжите. что в треугатъннке АВС ортоцентр Н, центроид Л/ и центр описашюв окружности О лежат на одной прямой (лрялшд Эйлгра), iipH^ieM МИ = 20М. 686. Точки Л. Л я С \*ло5.тетэсф£кзт раветотву АС^'*-ВС^ = —АВ^. До- — — - 2 ь:джите. что АС - ВС—0. 687. Найдите углы ме;кнт ралнусахн окружности ОА. ОВ в ОС, если ОА + ОВ + ОГ=г6. 688. Докажите векторньгм методом, что сумма квадратов диагоналей трацецнн равна сумме квадратов боковых сторон, сложенной с удвоенным про1тедрнием оснозанни. 689. Точки Л/. .V н К лежат на сторонах ЛВ. ВС н АС треугольника АВС сш»твстстн(М111о. Докажите, что прямые АЛ', ВК и СЛХ пересекаются н одной т<н1ке тогда и только тогда, когда AM BN СК = ВМ CN - АК (тгорлло */евы). 690. Докажите, что угач межд>* прямыми /, и заданными уравнениями а,д:^6|У + Cj = О и а,х-^б,р-г с, = 0 соответственно, определясггся НЗ ||к»рмуЛЫ COB^(/.,L)=- . л/^7^ Итоге*’ V ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА -пес ^ 3€<“ccv ' . Ma“rV*cTV*’ |г. до и.-?.). В геометриником и(.чма1с*-;5 НИИ, в том виде, в kotoi;>om т'О изложил Евклид, слежение и вычитание чисел сводилось к соответствующим операциям с отрезками, л умможе- j 1-1ие — к построению прямоугольника (.о сторонами, длишя которых равнялись множиюлям. В XIV—XVI в. геометрическая алгебра из-за ограниченности средств исследования почти не развивалась. Однако в 1587 г, фламандский ученый Симон Стевин (1548—1620), рассматривая сложение двух сил е работе «Начала статики», пришел к выводу, что для определения равнодействующей следует воспользоваться так называемым «параллелограммом сил» Для о6ознзче!5Пя ’ ип Стевин первым ввел отрезки со стрелками 3 ^j->v^TenbHO позднее, в 1803 г., французский Луи "'/з-‘СО "’"^—1555! paap^-f "*а.‘ ссии,- se*. ■ороз. -:о:Ли-.?= -'сследовс--,*- _ ----и-оз. Дальнейшее развитие векторною метода связано со становлением аналитич* - кой геометрии л теории геометрических преобразований. Вектор аВ стали рзссматрива’:; ‘’з> лзраллель-■ nepe^cic, который задан -:зчал- "ол точкой Л п ее образом В. Со зен менем со(- -.с'- :эуоший ■;ia дел математики тог; - ч' на.-еч и ‘?1'>ктооная алгебра* у I Евдокс I- - Симон Ст<>В1 А ГЛАВА V. Векторы на плоскости ТЕМАТИКА СООБЩЕНИЙ И РЕФЕРАТОВ К ГЛАВЕ V 1. Иоктораое произведение векторов. 2. И#*кторЕые определеяня геометрических преобразований на плоскости. 3. Радиус-вектор точки. Проекшея вектора яа ось н ее применение. 4. Применегие векторов в естественных науках. РЕКОМЕНДОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1- Лтанасян, Л. С. Геометрия. Дополнительные главы к учебнику В класса [Текст] / Л. С. Лтпнасяп, Б. Ф. Бутусов, С. Б. Кадомдеп, С. А- Шестаков, И. И. Юдина, — М. : Ви'гапресс, 2002. 2. ]3урда, М. I. Геометрхя. 8"0 класи: П1дручник для загальноосв1т. инвч. закл. [Тек:ст] / М. 1. Бурда, Л. М. Савчотсо. — К. : Осв1та, 1096. 3. (Сушнир И. А. Координа^'пый и пскторный методы решения задач (Текст] / И. А. KyiuHHji. — К. : Acjapra, 1996. 4. . К’ушнир, И. А. Вектор)1ые методы решения задач [Текст] / И. А. Кушннр. — К. : OOopir, 1994. 5. Математична хрестома-пя для Q—S клаезв. Т. 1 [Текст]. — К. : Рад, шк.,, 1968. — 320 с. 6. Математнчна хрестоматЬ! для старзни.х к.часш, Геометрзя. 2 I'JVkct] / уноряд. Л. В. 1?.оваш1.0)т, — К. : Рад. шк., 1969. — 383 с. 7. Понярнн. Я. П. Планиметрия, преобразования плоскости. Т. 1 [Текст] Я. П. Поварни. — М.: М1ШМО. 2004. 8. Прасолов, В. В. Залачп ш> планнметрнв. Ч. 1 [Текст] В. В. Прлсо* лов. — Нзл- 2-е. перераб. я доп. — ^L ; Наука : Гл. ред. фвз.-мат. лит„ 1^56- — 320 с. — (Б-ка мят. кружгса). 9. npacaics- В. В, Залечи по олдявметрни. Ч. 2 [Тосст] В. В- Прасоле©. — Изд. 2-е, перераб. п доп. — М. : Наука ; Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. — 320 с, — (Б-ка .мат. кружка). 10. Интернет-библиотека МЦНМО. https://ilib.mirrorO.inccme.ru/ 11, Сайт вилавництва «Ранок*, https://www.ranok.com.ua 204 6.5-■ За основу в геометрии принимается чистое созерцание пространства. Иммануил Кант, немецкий философ До атх пор предметом нашего рассмотрения были фнгуры одной пд1Н’когтн. В старших классах вы будете основательно изучать ctne-уеометрию раздел геометрии, в котором рассматриваются фнгуры II iipocTjwiHirrBe. Немало свойств геометрических фигур, известных вам из курса планиметрии, сохраняются также н в пространстве- Поэтому знаком* гтио го 1ггергч>М€трией поможет вам лучше обобщить нз>'чеиный мате* риал ку1*са планлметрни. К тому же, повторение курса 7—9 классов OvAt’Vi' молмииым назсшухге мтогрвой атестацда. <)'н-тид|‘Ш, что в иожшт об'ьоме миу'шть весь з<дас‘ сгореометрм» »п ]1С(:к’.()лп>к.о уроков швозмош-ю. Jloimwy носледахяп глава учебника 11)))1иииним.|)Ы1о о'1УиШей^51 от предыдущих — оиа п]>едста)1ляет собой (;лоео01>аш1ый сжаз?з>1Й обзор itypca геометрии 10—12 юшсооп, В ат()Г() 0().1п>ижнет)ю утв^ждеиий п этой главе будуз' ])ассыа'з’1>иватз»оя боа док.аза')’ольотл подробнхдх o6o(iHo»a>nd'i^, а отоШьт поилтш! будут пж)дмт]*сл нагллдш-)» без стро.т'их опреде*’^сххх^й. Увлека'зТ)льхп>зй гфострамотвенных фигур иелрешнно «аииич)-pecyci* нас и удивит неожиданным сочетанием нового с хоропю известным ведь этот мир является отражением мира, окружащего нас. § 20. Прямые и плоскости в пространстве Рис. 142. С Рис 143. IL4ocKor«, а Стереометрия г1мес‘ — тел Рис. 144. Пря.маяи лежит в плоскости п 20.1. Основные геометрические фигуры в пространстве Как известно, основными фигурами но пло' скости ЯВЛ1ЯЮТСЯ точка и прямая. В пр<п;транствс в ШАчеотве ocHOBMoii ф)й).у))эо )лниэдатрнвйеи*оя гшк1сттъ.. Пл.осхосу'ь в п):)о;и*/га-Илм' ется как неограничсшии!, пдсп.чьио п.чоская по-»0))хносх1> — наглядным ]7рнмом Moiy'j’ (;.муя^ить поверхности 0Сс))а (рнс. М2), стола, зеркала и *г. п. П» 1Л4еупках будем нзображат)> лихиь лао*п> плоскости в ВЙДе ПврНЛ.11СЛ0Г))ПМ,М» {)>ИС. 14'8). !li.llOCKOCTH обычно обозначаются малыми 1'реческими буквами а, р, 7 и т. д. Итак, оеновгиями фигурами в пространстве являются точка, прялсая и плоск9>стъ. Расширение перечня основных фигур требует введения новых аксиом н доказательства теорем пр11надлеж-ностн точек и прямых плоскости. В частности, какова бы нм была пяосккють, существуют тонки, принадлежащие этой плоскости. и тпочки, не принадлежащие ей. 'Гак. нл рис. 143 точки j\ п D принадлежат ллог’гослш Q* а точки В ж С не пршю^лвлшл плоскости а. Прннадлежвость точки Л плоскости и обоза.* чают такс .А ч- Еелн каячдая точка прямой а нрни.-^ плоскости а. то говорят, что прялсая а лежит б плоскости (X (и.пи принадлежат п.яоскости и.). При этом если две тонки прямой принадлежат плоскости, то и вся прямая принадлежит этой плоскости (рис. 144). Принадлежность прямой а плоскости а обозначают так: аса. Отметим, что две прямые в пространстве называются параллельнылги, если она лежат в одной плоскости и не пересекаются. 207 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии В Единственную плоскость можно провести: • через две пересекающиеся прямые (рие. а); • через две параллельные прямые (рис. 145, • через прямую и точку, не принадлежащую этой прямой (рис. 345, в)\ • через три точки, не лежащие на одной прямой (рис. 145, г). В .тюбой плоскости д;1я точек, прямых, отрез-KOJJ, углов и т.п. выполняются ]КК1 аксйомы и теоремы ллйшшетрэйи. К’роме того, опрсделевял равонства н подобия, а также з'оометричоских преобр<кЮ1тхжй параллолвного’ аюрепооа) для фмгу)> в 1аростраш!У’)зо ююдятся '1'аз« же, к-ак и иа а (&оо'1‘»«т<’.ч*11уюз.дйо свойс'з’ва <5oxpaiwjK)'J4oj, Рис. 145. Фигуры • пространстве, определя-ЮИМ1С едяяствеялую пдоскостъ 20.2. Взаимное расположение прямой и плоскости в случае, когда две точки прямой лежат в данной плоскости, все остальные точю< прямой также лежат з-этой илоскости. Существуют еще два случая взаннногб расположения пряной и плоско-стн: пересеченне (пряная я плоскость имеют единственную общую точку) и параллельность (upHsuii я плоскость не нмеют общих точек). Таким обралш. прямая а /1е5-оскост75Ь Ц.Ш адролледьяъ1. д.^д аересакаюл!' ся, или прямая лажит я плоскости. Все случав ^таиынотх) ресположенгя прямой в плоскости представлены на рве. 146. 11арал.т&1ьао^гъ прямой а н щдоскости а обозвачают так: а < Прямпя лежит в плоскости Прямая пересекает плоскос-п. ^ у Прямая параллельна плоскости а / V / / а 7^ 6 в Рис 146. Пяйнмпое рвеположеши; прямой а плоскости в прострппстпе 208 § 20. Прямые и плоскости в пространстве Рис. 1^7. 11)>импл« идосногтя U Рассмотрим частный с.пучай пересечения прямой а с ПЛОСКОСТ1ЛО (/.. когда прямая а перпендикулярна любой прямой, которая лежит в плоскости (X и проходит через точку Л — точку пересечения прямой а и плоскости (Х (рис. 147). В атом случае )ч)лорят, что щишан а перптдшсулгЯрпи ияосшсти о: (пишу’!' так: а.1.(Л). Отрезок ВА прямой а, од]1мм из кшщол которого являоте51 ччучт шфепочония а. и а, шп*ьг waio'j' tiepjiendiiityjuipojUf проведешшМ' из точки В к ияостсжи- ttf а д.иину итого перпшдикуля1)а — расстолу11*^м. от точ.ш1 В до пяоскоепт (х. Заметим, что п])и постробнни перосекаюпр^Х" СЯ прямых и lI.iJOGKOC'i'CH мы СЧИ'1'ПеМ ПЛОСКОСУ'И непрозрачными, т. е. используем для изображения невиднггых частей аткх фигур штриховые линии. Так, на рис. 147 невидимой является часть прямой а. Рис 148. Прямые а и Ь ск рощи ва ющнеся 203. Взаимное расположение прямых в пространстве Как известно, две прямые ва шюскоств либо пересекаются, либо параллельны. В пространстве возможен еше ojibh случай взаимного расположен вня прямых. Пусть прямая Ь лежит в плоскости ct, а гфЕмая а пересекает згу плоскость в точке ^4. ве ириналлежашен прямой Ь (рис. 148). Таким образом, прямые п н ^ не вмезот общих точек, но ве являются параллельными, поскольку не лежат в одной плоскости (т. е. невозможно провести п.ю* скость, которая содержала бы обе эти пря.чые). В этом ояучае прямые о и 6, которые не пересекаются й Ее лежат 3 одной плоскости, называются скрегиивающи.чися. Таким образом, две прямые в пространстее либо пересекаются, либо параллельны, либо скре-щиеающиеся. Все случаи взаимного расположения прямых в пространстве можно представс!ть в виде следующей схемы. 209 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии 20.4. Взаимное расположение плоскостей Рис-149. Отрезок АВ расстоявшг между пвраллельиымн олосхостями а я р Рис. 150. 11лоск<н'ти а и Р пересекаются по пря.мой с PaccMO'i'piiM плоскости (Х и (5, не нмеющнс общих точек (рнс. 149). Такие плоскости иазышиот параллельными (пишуть так: а Ц р). Перпендикуляр, проведенный из любой точки одной из атих плоскостей к другой, является расстоянием между параллелшыми плоскостями. Рассэ50трим теперь cny'iafi. когда плоскостя а и р имеют общую точку С (рис. 150). Наглядное представление о таком расположенин плоскостей зсожно получить, если вместо плоскостей аир рассмотреть две страншш тетради или книги. Как видим, общая точка двух плоскостей не является единственной — плоскости и и \\ имеют оГ>п\ую прямую с, )соторая проходит 4ej)c:t точку С. Иначе говоря: плоскости, а и Р пересекаются по прямой е (обозначают так: а п р = г), Итак, еслк две равные плоскости имеют оби^ю точку, то они пересекаются по прямой, проходящей через эту точку. Таким образом, две плоскости в пространстве либо параллельны, либо пересекаются по прджой. 210 § 20. Прямые и плоскости в пространстве Вопросы и задачи ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 691. Верно .та, что: а) любые три точки пространства лежат в одной плоскости; б) любые четыре точки пространства лежат в одной плоскости? 692. Сколько плоскостей можно провести в пространстве: а) через пронзюяьную прямую; б) через прямую и точку, не лежащую ва этой примой; ») т параллашыше прлмыо; г) че)>ез две скрещннаюхдиеся П1)>1мые? 693. 0л1>сделите, лен<ит ли т})еуго.чышк ЛВС в л.чоекос!’» (х, если; а) вершины т))оуголышка лежат в п.тюскос']'и (х; б) сторона АВ лежит в плосжости а; 1з) медиана AD лежит в п.иоскости а; г) медиана AD и вершина С лежат в плосх<осл’И а. 694. Одна из двух скрещивающихся прямых лежит в плоскенти а. Мо>к<*т ли вторая прямая также лежать в данной плоскости? Почему? 695. Могут ли две плоскости иметь только одну общую точку; только две общие точки? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 696. Начертите плоскости а и Р, пересекающиеся по прямой с. а) Проведите прямую /, которая п^>есекает плоскости а и р, но не пересекает пряэсую с. Определите взаимное расположеяне прямых / не. б) Проведите npaM>40 а, которая лежит в плоскости а н пнрал* дельна прямой с. Как расположена прямая а относительно плоскости ^ 697. Начертите треугольник АВС и отметьте точку D, не лежащую в плоскости этого треугольника. а) Как расположена прязсая DA относительно плоскости треугольника АВС? б) Как расположены прямые DA и ВС? 211 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии О ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 698. Точка А не принадлежит прямой а. Будут ли все прямые, проходящие через точку А и пересекающие прямую а, лежать в одной плоскости? Ответ обоснуйте. 699. Прямые а н Ь пара.плельны. Будут лн все прямые, пересекающие обе дпнные прямые, лежать в одной плоскости? Ответ обоснуйте. 700. Точки О общей точкой прймзлх Ь >5 с.-Оззч1^йот ли ?т>, что прятт cs, ^ к с яе^кдт к одной плоскости? Сделайте ))иоуш)М-. 701. Чс]>с» В и, С )1])охолят л»е разные плоскосл'И. Лежит .нм •j’OHKU С МП прямой ЛВ7 Отвел' o6oямые Ь и с ие пересюкаю’З'ся. 713. Лоз<аМ1:1т\ чч'О чорги точку вне данзюй п.чоскхк'тн прохщзп’ боль* ше одной прямой, псрпсыдакулярвой даввон плоскости. 714. Прямая а перпендикулярна плоскости а н равноудалсна от точек В II С, лежащих г этой плоскости, причем прямые а н ВС пересекаются. Найдите расстояние между точками В и С, если т«>чкп А прямой а удалена от этих точек на 13 см. а от плосяосггн а — на 12 см. 715. Отрезок АВ — перпендикуляр- проведенный из точки .4 к плоскости а, точки С и В лежат з плоскости о. Лежат ли точки В. С и /> ид одной прямой, если ЛС= 25 см, ЛВ = 17 см, АВ =15 см, CD = 28 см? 716. Прямые а л Ь пересекаютсн. а прямые бис паралледы1ы. Могут ли прямые дне быть параллельными; пересекаться; быть скрещивающимися? Сделайте рисунки. 717. Прямые АВ и CD снрешиваюшнеся. Докажите, что прямые АС и BD также скрепшваюшнеся. 718. Плоскости а и ^ параллельны. Д<жажите, что любая плоскость, не параллельная данным, пересекает их по параллельным прямым. —^ 719- Докажите, что параллельные плоскости отсекают на пересекающих нх параллельных пряных равные отрезки. Уровень В 720. Плоскости а н р пере<^каются по прямой АВ, а плоскости р и у — по прямой ВС. Лежит ли точка В на прямой АС? Сделайте рисунки. 213 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии —^ 721. Плоскости аир пересекаются по прямой г. Плоскость у пересекает эти плоскости по прямым а и 6 соответственно. Докажите, что если 14) каждая из зтнх прямых параллельна прямой с. ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 21 Теоретический материал прммоугольмый с ^ класс параллелепипед и его объем; • понятие площади; (й класс, § • площади миогоугольннЕОВ. 8 класс, § 16,17 Задачи 722. Найдите площадь пряэюугольного треугольника с гипотенузой 12 см II остръш углом 30^ 723. Площадь прямоугольн<^ трапепнв равна 24 от. Вольшее осяова-ние равно 8 сх. а меньшее осншаняе равно меньшей боковой стороне. Найдите острый угол тралгшг. § 21. Многогранники cor о призма — от греческого «призма» — ра«: (и'|Г4'»»ная Рис. tS2. Приз-ча /< 9 »#55' '1 1 / , ! t \] • J • 1 «1* t I ISSI*' Рис. 153 21,1. Понятие многогранника. Призма Среди пространственных фиг>'р, изучаемых в стереометрии, отдельную группу составляют гео-метрические тела. Наглядно геометрическое тело можно представить как часть пространства, огра-НЕчевную некоторой поверхностью. Рассмотрение геометрических тел начнем с ли4огогракккк-ов — те.п, i^oBcpxjwcTb которых Cimnnn из КОНОЧШМЧ) чиичп 1).ирс)!МЙХ MHOroyj'OJlb-нг^кок, т. е. млогоу1Ч).>п>вмк(>в с: их лнучреимимн O^mivrsmn (рж;. 151). Эти плосяше мно1Ч)уго.1п>лн-кш называются аршьят-и^ их. оторо" HBI — ребрами- ми-огограиишш-, а воршмны — оер-шшШ'Ми миогограншта. НплримС)), многогранник на рмс. 161 имеет 6 Г1:)ахзей, 9 ребер и 6 воршми. Рассмотрит твотчн'рпиник.» по1*<)]>хж)с*гь j ' 216 1) 2) 3) основания призмы равны и лежат в параллель-ных плоскостях: боковые ребра призмы параллельны и равны;, боковые грани призмы — параллелограммы. Приззса назызаетгл пряхой, если ее боковые ребра перпенднкуля))11Ы плоскостям основлпий (ряс. 154. а); в противном случае призма назылется паклотюй (])ис. 154,0). Омеплдпо. что Ооконые rj^aiiw прямой призмы - 1]))чмоуго.»и>пх4ки., а равна боковому ребру. П));(му)о и))изму, осшжаим-ямн которой лвлягот(;я ирмии.«ы1ые Miioroyi’O.tnair)* ни, дхазьшают щтшлшша при-змой. Боковые )‘))»дли правильной ирязмы • ирчмоуз'олышки. Среди всех призм и отдельный, вид выдр .чи)01’ те, основания )-;()торз>)х яв.ияются impibUjic лограммам14, — такие ирмзх^ы называют па раллелегшпадами. (]жс. 155). Все грани парал лелепипеда являются шфаллологрпммами* примем противолежащие грани ■ равные нараллелод'раммы лежаище в параллел1»ных плоскск'гТях. Параллелепшхед нязывлется прямоугольным если все етх> граззи — прямоугольники (рис. 156. о) Стороны основания и бокожю ребро прямоуголыквхд параллелепипеда, исходящие из одной точки называют его измерениями и о6озвачак1т со ответственно а. Ь и с. Белы все ребра пряь5оугол1.пого паралле1епппеда равны (т. о, все грани — квадраты) такой параллелепипед пазываето* кубом (рис. 15(i. б) Площадью боковой по«г/>д:мосши призмы (обо значается называк»т сум.му ш'ющадей всех ос б<жо вых граней, а плогцадью полной понерхгюсти (о6(К1на чается S_ . J — суммл' площшюй всех ее граней: = = ' к-^ощадь основания призмы Теорема (формула площади боковой поверхности прямой призмы) Площадь боковой поверхности прямой призмы равна произведению периметра ее основания на длину бокового ребра: Лг* ма где Р — периметр основания призмы, Н — боковое р^ро § 21. Многогранники Пароллелепипсд ^ от гречегкого «парил-леломипедон» — на-рдЛЛОЛЫ1гИ1 ПЛ<>(К(>Г11.> Доказательство □ Пусть ffj, ...» — стороны осиовпния прямой призмы с боковым 1>ебром И, Поскольку ее боковые 1'рани — прямоугольники, то = ' а^Н +... + аД = («., I-н-... + «.„) • И = -"п. Ш I I Задача | | j НоЙдите площадь боковой поверхности правильной |Четырехугольной прмзмьх, диагональ которой рорна d (И обр1а5уёт О брковьх^ реброл^ ушл.сх, j I ’ ' ' i ‘ Решение ’ ' |Пустц ABCMjBjCjb, —1 данная npизA^al (рмсЛб7Х Вр = d — ее диагональ. Z ВВр - а. Найделч площодь боковой поверхности призмы. ' Из треугольника BBjD (^В = 90*‘, /^В, = а, B,D=d) BB, = doosa, BD = dsina. Поскольку ДОННОЙ призмо прав1^ьной, то ABCD — квадрат, т.е. из равнобедренного прямоугольного Л треугольника ABD AB=BDcos45'', АВ=.—dsino. Тогда P^ = 4AB = 24^d5ina, = ВВ,, 5^ =2v5d Sin а d cos а = Z\^9. MrmuvroKiK* ппрлмилы Апофекла г Рис. 160. ПрАкалкимя четырл1.11пл пирпмилп ее боковой поверхности равна сумме площадей п треугольников с общей вершиной Р боковых граней пирамиды. Перпендикуляр, проведенный ив вершины пирамидь! к плоскос:’1'м ое оеж)вш1ПЯ, лв.?1я<т‘<я 1шр1шиды. В '1»ст1юол‘и, ии])а- МИДа на рис. 158 Hwoo-i* высоу'у РОу к(>то),>ая по]>' Ж1нлик.уля;риа з1лосзс<)сл'и ЛВС, C.1I0B0 греческого н)К)исхождення* й сооружением ве.чнмее’3’вснных ззиралоид лросдн-вилмс1> древние ез’и^лтяне ()жс. 159). Пзфамида навалшеи-ся прааильшшу если основанием яв-влется нравилыппй мпогоуго.мы1ик, а основание высотз»! совпадао'г с uoh'i’jjom этого MHoroyi-ольннкя. На рис. 160 ивображепа ззравн.’зк-иоя четырежугольная пирамида РЛВС.1У, ее осиошг ние — квадрат ABCDy а осповапио ее высоты точка О — точка пересечения дня1чн1алей artii'o квадрата. Все боковые ребра правильной пирамиды раины. все боковые грани — равные гшнлобедремтпае трсугодьЕики. Высоту боковой грани правильной пирачклы. проведенную нз ее вершины, называют апофемой. Так. на рис. 160 отрезок P.\f — апофема празяльнон пирамиды РДВСП. Очевидно, что вса' апофемы праггльнон пирамиды равны. Теорема (формула площади боковой поверхности правильной пирамиды) Площадь боковой поверхности правильной пирамиды равна произведению полупериметра ее основания на апофему: = i I. где — периметр основания пирамиды. I — апофема. Доказательство □ Пусть основанием правильной пирамиды является правильный п-угодьник со стороной а. Поско.тъку все боковые грани пн|№мнды равны 1 , и имеют площадь ->о/, то 2 218 § 21. Многогранно^ и = n-~al = — an t = ^P I, Ш •*"2 2 2 Площадь полно11 поверхности пирамиды равна сумме площадей ее боковой поверхности н основания: S Зодочо Найдите площадь боковой поверхности правиль* ной треугольной пирамиды с апо<ремой 4V3 СМ и плоским углом при вершине а. Рис, 161 Пусть РАВС — правильная треугольнап пиромида с реноваииел^ АВС (рие. 161). Paccмoтpмл^ 6oKouyf-o грань АРС и проведем, апофему РМ. По условию ■задачи Z АРС а, \Щ см. Поскольку треугольник АРС равнобедренный с основанием АС, то высота РМ является также его, медианой и биссектрисой. Тогда из треугольника АРМ «с (гМ = 90^ ^АРМ = ^. PM-An/I" см) имеем; AM = PMtgZAPM, АЛЛ 4^tg| 4л/3 tg j(cm). Поскольку АС = 2АМ, то АС = 2-4л/3 tg-^ = 8^3 tg-^ (см). Пойдем площадь боковой поверхности пирамиды: 5^=4 3 tg^ 4л.'3 =144tg^ (см^). Ответ 144 тд ” см- Рис. 162 21.3. Объемы призмы и пирамиды Вы уже знакомы с понятием площади как-числовой характеристики фиг%'ры на плоскости. Аналогичной характеристикой в пространстве является обьел — патожительвая величина, которая ставится в соответствие геометрическому телу. За еднннду измерения объемов принимают объем куба, ре^ю которого равно единице длины. Обычно объем обозначают буквой V* Представим себе, что .многограняик погр>'жак>г в сосуд с жидкостью (рис. 162). При 1ГГ0М уроиоиь жидкости в сосуде иодиимается. Объем жидкос/'и. T1Q fit ABA Vi. Начальные сведения из стереометрии вытесненной телом, можно измерить, причем он будет равен об'ьему многогранника. На основании такого наглядного представления рассмотрим об’Ы'мы призмы и пирамиды. Как известно из курса математики 5 класса, объем прямоугольного параллелепипеда равен произведению трех его и.чмерений: V' = аЬс. По<;кол11ку аЬ плошадь основания параллелепипеда, то можно утве])ждать, что объем параллелепипеда равен пронзведенто плодндн его но вькюту. Оказываеа'ся, чую 'I’aK-fpi захсономерност)» оохра- АЛЯ любой гл))н:»мы. H'i’aK, объ(т яриалш. равен- ароашактшо пл-ощада аа отооштя па енсогщ/: Экспо)>имемта.иы1о можно усд'аношггь (а в cj'apuiwx классах ото будет докюнжо), чуч) ес.лп призма и ]1нрнмнда имеют равные ослона11ия и одинаковый высоты, то объем пирамиды втрое меньше объема призмы. Итак, объем пирамиды раееп трети произведения жлои^ади ее основания на высоту: V = —S. Н, Строгие обоснования только что приведенных формул представлены в курсе геометрии ст^пшх классов. Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 724. Определнте вил мвотоугольгика. который является основанием призмы, если данная пркзэга пмеет 8 гранен: 15 граней: п граней. 725. Сущегтвх'ет ли призэ^ которая имеет 9 реб^; 15 реб^: 10О ребер; 150 ребер? Определите завономе^ость. 726. Чем отличается; а) прямая четырехугольная призма от прямого параллелепипеда; б) правильная четырехугольная призма от прямоугольного параллелепипеда; в) прямой параллелепипед от прямоугольного; г) правильная четырехугольная призма от куба? 727. В кубе ABCDA^Bfi^D^ (рис. 16Э) определите взаимное расположение: а) прямых ВС и DD^; Л^В и С/),; A^C и В,О: б) плоскостей В|ВС и A^AD; Л^ЛС и B^BD. 728. Определите вид многоугольника, который является основанием пирамиды, если данная пирамида имеет 4 грани; И гранен: п граней. 220 § 21. Многогранники О 729. Существует ли пирамида, которая имеет 16 ребер; 25 ребер: 100 ребер; 101 ребро? Определите закономерность. 730. Точка О — основание высоты РО треугольной пирамиды РАВС. Является ли данная Ш!рамила правильной, если: а) точка О — д^тр окружности, снгасанной около треугольника АВСх б) т|)еугольник АВС равносторонний; в) точка О — деатр правильного треугольника АВС1 731. В пирамиде РАВС (рис. 164) определите взаимное расположение прямых: а) АС и РВг б) РА и ВС; в) АВ и РА, ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 732. Изобразите правильную четырехугольную призму АВСОА^В^С,/),. Проведите диагокалд граней ВД BCj и DC^. Определите вид многогранника BC.DC. 733. Изобразите гхразнльную треугольную пирамиду РАВС и проведите ее высоту РО. Соедините точку О с вершинами освоваявя А. В и С. Равны ли углы РОЛ, РОВ и РОС? ПИСЬМЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ Уровень А 734. Найдите площадь: а) боковой поз^шюсти правильной шестиутольвой призмы со стороной осдс^анзя 6 см и боковым ребром о см: б) полной дозерхвости правильной четырехугольной призмы с площадью освованяя 36 см' н высотой 10 см; в) боковой позерхностя прямой призмы, освованием которой является прямоугольный треугольник с катетами 3 см и -1 см, « иаибо.чьшап бокопоя rj^aiib — квадрат. 221 гл Д^А VI Начальные сведения из стереометрии 735, Найдите площадь: а) боковой поверхности правильной треугатьнон призмы с площадью основания 4yiZ см^ и высотой 6 см; б) полной поверхности прямой призмы, основание которой — прямоугольник, а высота и диагонали боковых граней равны соответственно 8 см, 10 см и 17 см. 736. Плоищдь поверхности правильной треугольной призмы 1>линн 90 см*, а высота 5 см. Найдите площадь освовання призмы. —^ 737. Найдите площадь полной поверхности: л) п|швильной нетырех\толы1об призмы с высотой 10 см и пло* ададью боковой грани 80 Г>) и)).'л\»оуго.пыгого паралле.шт1П1еда о 3 см* 4 т и б ш* 738. Найдите пдощады а) полной гюверхйооти правильной троуголытой пх-»рамиды, всо робра ж)торой ртхш а; б) бок.овой зхОв^еркноС'ТИ правильной пятиугольной пмрамид1>х со стороной осшпаиия Й см и апофемой 4 см. —^ 739. Иайдио’е площадь: а) боковой под<гр»ос™ пр?шх-1льш)й троуголыюй ххирамиды с боковым ребром б см и апо^>омой4 см; б) полной поверхности правильной четырехугольной пирамиды с площадью основания 25 см* и апофемой 8 см. 740. Боковое ребро правильной треу1Ч>.льной пирамиды равно 10 м, а площадь боковой поверхности 150 м*. Найдите угол между боковыми ребрами пирамиды. 741. Площадь полной поверхности правильной четырехугольной пирамиды равна 108 см^, причем площадь боковой поверхности вдвое больше площади основания. Найдите сторону оснозавня и апофему. 742. Найдите объет: а) пряной призмы с площадью основания 24 сх^ н боковым ребром 5 см: б) прямого паралле.тепипеда. если стороны его основания равны 2ч‘2 см и 4 сз€. угол между ними 43% а высота параллелепипеда 8 сэк в) правк.тьной греугольной пирамиды со стороной основания 2 см и высотой бл.3 см. 743. Объем правильной четырехугольной пирамиды раней 36 см^. Найдите высоту пирамиды, если периметр ее ооюваиия рписн 24 см. 222 § 21. Многогранники 744. Пмпдптс*: а) иаМ(*1)пн1!л прямоугольного параллелепипеда, объем которш'о рлаии 12(> см'\ а площади двух граней V8 слг и 42 ем*^; 0) оСп.ем правильной четырехугольной пирамиды с диаго1шл).ю оожшаиия 472 СМ и боковым })ебром \/17 см. Уровень Б 745. Найдите площадь: а) боко1*ой поворхиоети прямой 11))изм.ы с Л1-лс<)'1‘ой ПО см, ocaioma-ином HO'i’0]>OH ТрО^Н'ОЛМ-ШК- С() C'i'OpOMMMM 5 см и Н см 34 уз'лом между зхшзй в) 1И).ии()Й i/0)tepxмостя правшгьжзйг: чел'злрсхуз'-ольной )1],)инмы (10 с.то):к)ж>й шнттш 4. т. » д»-агшза.«ыо О см. 746. Найдите и.чозцад*» полной поверхности п1>ямой треуз'олыки*^ п)>из’ мы. основанием которой является прямоугольный тре^тольннк с k.itc тами 6 см и В см, а диагональ наибольшей боковой п*снн раина 26 см. 747. Найдите площадь боковой поверхности: а) и]>аиилын>й шестиугольной пирамиды с боковым реб|>ом I стл и плоским углом при вершине 30*; б) правильной треугольной пирамиды с ^LтoшaдьaJ оепоиа* ння оТз см^ я боковым ребром 5 см. 748. 11за111ддь боковой позс^пеностя правальвои четырехугольной пи|м1' мнды равна S. Нлйд1пе площадь основания пирамиды, если ее дш»* - чн равна /. 749. Н;\.*д;4;у объем: i\) ::pHuoft призмы, основа таем котс^ё являет'-:; раанобед; • ■ я тр-шецня с освованзяз£П 4 см и 10 см и ‘к*трь*м углом t.V, л н.чнбольшая боковая грань — квадрат: б» г!5,лнильной тр^^: ггзльной Шфамиды зыго -'й 6 см и 6<ж< - гм ребром 10 ‘ м: в) куба, площадь полной поверхности которого равна 54 с.м . 750. Объ4>м правильной треугольной прнамы равен 54V3 см*, k\ высота 6 см. Найдите об*1,ем правильной треугольной пирамиды, 1чшо-ванне которой равно основанию прнзмы, а все ребра равны. —^ 751. Майлнте об'ьсм: а) 111([д)милы. ословлЕием которой является треугольник со сторонами 4 с.м, 13 < ч г 1-5 см. а высота пирамиды р£шнн uaiiCixib-iiiert высоте этоп) треугольника; б) прямоугольного параллелепипеда, площади Tf)ex rpaiieii которого равны 15 см^. 18 см- п 30 см'. /23 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии Уровень В 752. Диагонали трех граней пряэ£оугольно1ч> параллелепипеда равны 10 см, 17 см и 3729 см. Нашште площадь патнон поверхности параллелепипеда. 753. Найдите площадь боковой поверхности правильной треуп>льной лри.'шы АВОА^В^С^, если площадь треуго.?1Ы1ина равна о озч) высота» проведенззая к. (1торош AQ^ см^ 7!54. Докаж-мтс» что всо грани трегугодьной пн]>а1\шды РЛВС 0) ^АВР = ^ВРС, ZAPB = ZCBP, гЛРС-=/.ВАР. 755. Найдите объем правильной четырехугольной пирамиды PAHCD с оспогшннем ABCD, боковое ребро которой равно т, а ZAK'*=60'’, 756. Найдите объем правильной шестиугольной призмы, иаиболыння диз1Гональ которой ршша d и образует с боковым реб)эом угол ос, ПОВТОРЕНИЕ ПЕРЕД ИЗУЧЕНИЕМ § 22 Теоретический материал • длина окружносл’и и площадь ** класс, 7 ^ круга; / С решение npaMoyiwjbHbix треугольников. (^8 класс, § 21 Задачи 757. Две взаимно перпендикулярные хорды окружности длиной 10 см и 24 см имеют обшш“* конец. Наишгте длину окружности. 758. В остроугольно.м треугольнике АВС /,А - о, ZC=7, ВН — высота, АИ - т. Найдите сторону АС. 224 § 22. Тела вращения 22.1. Цилиндр 1>мс. 165 Рис. 166. НрАЩОИИС прямо>тол||ннка вокр>т прямой, содержащей «го сторону* Отде.чы1ую Г1)уииу njK3C'i'pmiямоуголь-ника вокруг прямой, сод(фжащой одну из ei'o сторон (рис. 1бб). При вращении две стороны пря-моуго.т1ьпика описывают круги, а еще одна сторона — некоторую iiOBcpxKOCTi., Тело, образованное в результате такого вращения прямоугольника, лпаыпасгся 1^ижиндрож. Итак, цилиндр coctojt на двух кругов, uoTopi.ui лежат в разных плоскостях и совмещаются пп* раллельпым переносом (их называют оспоааяиям.и цилиндра, а радиус каждого из них — радиусом цилиндра), п всех -отрезкав, соединяющих соответствующие точки оснований. Отрезки, соединяющие соответствующие точки кругов оснований, называются обралующими циликЭро н образуют боковую поверхность цилиндра. Очевнлво, что основания цилиндра равны, а образующие параллельны н равны. Прямая, проходящая через центры оснований, является осью цилиндра. Висотой цилиндра называют расстояние между плоскостями его основанкн. На рис. 167 прямая ОО^ — ось цилиндра, отрезок ЛВ — образующая. Очевидно, что образующие и ось цилиндра перпендикулярны плоскостям его оснований, следовательно, .любая образующая, так же как и отрезок ОО,, равна высо1'с цилиндра. 225 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии с с с с Цилиндр от грс^4е* ского -«килиидро» — кятдо, вращаю •Лу\Я Рис. 1()Й. 1’’ааиортк.|д бОКОЛОЙ nO)lft)>XWOO'J'M Рис 169. Врнщевне пря-иоугольного треугаяь-ника вокруг npinioit. содержащей его катет Рис. 170 'Ш Если боковую поверхность цилиндра разрезать по одной из образующих и развернуть на плоскости, получим развертку боковой поверхности цилиндра (рис. 168). Она представляет собой прямоугольник* одна из сторон которого равна высоте цилиндра, а другая — длине окружности основания. Итак, площадь боковой поверхности цилиндра вычисляется по формуле 5^=2яЛЛ, где R — радиус цилиндра, Н — высота. Площадь полной поверхпост цилиндра является (;утмой площяди боковой пове)?хиосл‘Х4 и ило* щадей оснований: т. е. S 2пКИ + Х1.1Ш п= 2пДф + Я). 22.2. Конус Тело, образованное вращением плоского прямоугольного треугольника вокруг прямой, содержащей один из его катетов, называется конусом (рис. 169). Поверхность конуса состоит из крут (основания KONj^ca), который описывает при вращении зггсюой катет, и некоторой поверхности, которую оннсызает гипотенуза. Эта поверхность является боковой поверхностью конуса и состоит из всех отрезков, которые соединяют точку, не лежащую 3 плоскости основания (вершину ?сонуса), с точ-каз£2 окружности основания. Каждый из этих отрезов является образующей конуса, а пряная, проходящая через вершину конуса н центр осяо-зания, — осью конуса. Отрезок осщ соединяющий тершину конуса с центром основания, перпешшку-.тярен плоскости основания. Этот отрезок является высотой конуса. На рис. 170 точка Р — вершина конуса, прямая РО — его ось, отрезок РО — высота конуса, отрезок РА — образующая. Очовилно, что все образующие конуса равны. § 22. Тела вращения 271/? Рис. 171. Pa;mej)TKa бокоиоЛ моаерхиости конус/1 Рис. 172. Врйщопис полукруга вокруг п])я* мой, с<»л(’|>жа1дсй дна-мотр core Сфера — от греческого «сфайра» — шар Если разрезать боковую поверхность конуса по образующей н развернуть ее на плоскоств, пол>’чнм ра^ертку боковой поверхности конуса (рис, 171). Она является круговым сектором крута, радиус которого равен об|зазующей конуса а длина дуги — длине оК1)ужт1ости основания. Тогда отношение площади otoi’o кругово1'0 сектора к м.по-щади круга радиуса / равно отношению длины дуги АЛ к длине окружности радиуса --------------- Отсюда следует, что площадь боковой поверх- поатш кокуса вычисляется по форльуле где R — радиус оснооания конуса, I — образующая. Пдоададь по,1шо)'4 hoikijjxhocti^ цнли!ид))а стся су>шон площади боковой пошфхности и площади основания: S , т. е. + или =хЯ(/ + Л). 22.3. Шар. Объемы тел вращения В результате вращения полукруга вокруг пря.мой, содержащей его диаметр (рис. 172), образуется шар. Шар является геоме'грнческнм местом точек пространства, удаленных от данной точки О {центра шара) на расстояние, не превосходящее Я {радиус шара). Поверхность шара называется сферой. Сферу нельзя развернуть на плоскости, поэтому для но.чу* чения формулы ее п.1юп;ади пользуются более с.иож* ными рассуждениями. Доказано, что площадь с(|а>ры в четыре раза больше площади круга того же радиуса, т.е. плохцадь сферы вычисляется по формуле где В — радиус сферы. Итак, цилиндр, ковус н шар являются основными телами врапденил. ^1тобы наглядно представить их объемы, можно 1Юспользовап*ся теми же рассуждениями, что и для мнoгf^гpaннш^oв. Однако можно рассуждать и по-другому — например, представить, что цилиндр — это стакан с идеально 777 ГЛАВА VI. Начальные сиедения из стереометрии Рмс 173. Нахождение объ4*моа* Рис. 174 тонкими стенками, который г<еобходимо заполнить жидкость». Объем этой жидко(^ти можно принять за объем дилиндра. Впишем в цилиндр правильную п-уголь-ную призму и опишем око.ио него правильную:) н.-угольиу» призму 173» л). и))И возрастазпви п ПЛОП.\адИ ОСиК^ВйЙИЙ этих U]>H»M 6уду')‘ слреммм'ься к площади ос1зования дилнпдрп, а объемы. при!)м — об'1»ему ).хилмидра. Учитыная, что высоты и])И»м и цилиндра раш11>1, имеем тгК^Я, где Л — радиус ^^итшдра, Н — высот а. Пользупсъ аналогичными ))ассужденмими д.)1я кощ’'са и правильных п-угольных пирамид (рис. 173. <5). имеем гдеЙ—радиус основания конуса^ Н — высота. Фсюмула объема шара является следствием более сложных расс>*ждеивл, поэтому приводим ее без наглядного объяснения: ^’тмрт ~ ~ где /? — радиус шара. 3 Задаче Найдите площадь боковой поверхности и объем конусе, образу^щоя которого равно I и составляет с высоту конуса угол cl Решение Пусть дсн конус с высотой РО (рис. 174). Из прямоугольного треугольника АРО (Z0 = 90®, ZAPO^^a. PA=iy AO = /sina. PO = IcostL По формуле площади бонозой поверхности кда<уса S^ = nR/=rt АО АР. S^-TiPsina. По формуле объема конуса V = -xR'H = ~n АО^-РО. 3 3 V ^ -znPsm^acosa. Л Ответ: Kf^sina, ^nPsirPacosa. 3 Н« лпииом рисунко гоомег])ические тела нзобраяссны без пунктирных линий (т. е. как 1ПН»з|М1Чные). 228 9 И. гелз вращения Вопросы и задачи Ф УСТНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ 759. 760. 761. о Верно ли, что: ц) образующая дялнндра больше его высоты: 6) образующая ковуса больше его высоты? Сущ€*ствует дн параллельный перенос, при котором: н) одно т осиоиаиий цилиндра нореходнт Д)}угое; б) одни из o6j>a«yiomK?{: конуса нс1}ехг>дм')‘ » другузо? Момсрт ли площадь бозфзюй понерхности конуса быть разню» пло- НРЗДИ ого (КШОВЙЗШН? 7612:.. З^здмуо одз^ого зщара равен дз^аметру другого. Во (;колы<о pm* гзло-щадз* нонозрхнос'ш зюрвого шара бо,ш>ше плозща;щ зюзшрхз^ос/т )1'3'ороз'о7 Bf) ок<».г1ько раз объем первого шара больше объема вч’ороз'о? 763. Цилнадр и конус имеют равные радиусы оснований и рашп.ш высоты. Какое из этих тел имеет больший об'ьем? Во сколько раз об'з.ем большего тела пр(шьгшае*3’ объем меньшего? ГРАФИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ 764. Изоб]жзите цилиндр. Проведите диаме*гр АВ одпозч) из его oа, если отрезок, соединяющш! центр основания с точкой окрузк-ности другого основания, равен 25 см. 767. Найдите площпдь: а) п(длной поверхности цилиндра с радиусом 4 см и высотой 6 см; б) боковой поверхности цилиндра с площадью основания 25п см* и образующей 10 см. Найдите площад1|; а) боксжй поверхности пилиндра с радиусом 4 сэ«, еатн разверткой боковой поверхности цилиндра является квадрат; б) полной поверхности цштандра. образованного врашением квадрата с диагональю 3^2 см вокруг стороны. 229 -> 768. ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии "> 771. 773. -> 774. 769. Прямоугольный треугольник с гипотенузой б см и острым уг* Л1»м 30* вращается вокрчт большего катета. Найдите радиус основания и нысоту образованного конуса. 770. Найдите площадь: а) боковой поверхиосч'и конуса с образующей 13 см и bjbcotoh IJi ом; б) полной пово])хиоети конуса, об)^азую1дая которою равна К) см и соп-аиляет с высотой угол 30®. Найдите площадь полной поверхности конуса, площадь осиованил кото1)()го равна Оп см^‘, а в1>юота 4 см. П1. Найдите 1)лощадь сферы с радиусом 2 см. Найдите об'ьем: а) цилиндра, образованного В1)ащеиием прямоугольника со сторо* нами 3 см и 5 см вокруг бо.лыпей стороны; 0) конус.а с )«>1Сотой С> см и обз>авуюп.\е)Ч Ъ4ь см; в) шаря, площадь поверхности Ho't'opoi'o равна Звп см^. Найдите объем; а) цилиндра с пло1цадыо основания 16п см^ и высотой 5 см; б) конуса, образованного вращением равнобедренного прямоугольного треугольнзака с гипотенузой 3^/2 см вокруг катета; в) шара с радиусом 9 см. Уровень Б 775. Найдите площадь: а) боковой поверхности пвлвндра, если отрезок, соединяющий центр осаовавня с точкой окружности другого основаявя, равен а н образует с осью цилиндра угол а; б) иалиой поверхности цилиндра, образованного вращением пря* моуго.1ьника с диагональю 17 см н стороной 15 см вокруг данной стороны. 776. Найдите площадь полной поверхности цилиндра, если площадь ег(» <н^нования равна 9д см*, а середина образующей удалена от центра основания на 5 см. 777. Найдите площадь полной поверхности конуса, высота которого равна 20 см. а основание высоты уда.1ево от образующей на 12 см. 778. Плшшаь боковой поверхности конуса 32" or. Найдите площадь '>гж*иання конуса, если его образующая равна диаметру основания. 779. Найдите площадь полной поверхности конуса, в котором угол между образующей и высотой равен 30®, а расстояние от основания нысоты до середины образующей составляет 8 см. 780. Объем шара равен Збд см^. Найдите площадь сферы, ограничп-мающей данный шар. 230 § 22. Тела-вращения 781. Найдите объем: а) цнднидра с высотой Н, если хорда осповапия длиной Н сгя-гнвает дугу а; б) конуса с вершиной Р и диаметром ос1и»ваиия АВу если треу|’олышк РАВ прямоугольный и имеет площадь 9 ом^, -> 782. Найдите объем конуса» образующая кото1)01Ч> ]>аши1 10 см, а пло-]дад»> боковой поверхности равна площади боковой поверхности цилип-дри с диаметром б ом и образующей 12 см. Уровень В 783. П1)ямоугольинк, площадь которого равна S, вращается вокруг С1ч>-рош.ь Найди'ге плоищдь боковой поверхности обрааовапишю цилиндра. 784. 0б))азующая конуса составляет с его высотой угол а. Найдите 11Л<»1(адь основания конуса» если площадь его боковой поверхности равна Q. 785. Найдите объем оиливлра с плошалью основания Q и площадью боковой поверхности S. —^ 786. Образующая конуса равна диаметру его основаыия. Найдите площадь боковой поверхыоств конуса» если его высота равна Н, Задачи для подготовки к контрольной работе № 6 1. Прямые а и 6 пересекаются в точке О. Будут ли все прямые, которые пересекают обе данные прямые и не проходят через точку О, лежать в одной плоскости? Ответ обоснуйте. 2. Дана правильная треугольная призма ЛВСА^В^С^ (рис. 175). Определите взаимное расположение прямых; а) ВВ^ и СС,; б) АС и ВВ,; в) BCj и АС у 3. Основанием прямого параллелепипеда явля-отгя параллелограмм со сторонами 8 см и 10 см и острым утлом 30^. Высота параллелешшела равна меньшей высоте этого параллелограаша. Найдите площадь Патной поверхности параллелепипеда. 4. Найдите объем правильной треугатьяой пирамиды с высотой 4 см и боковым ребром 5 см. 5. Площадь боковой поверхности пиливдра равна площади его основания. Найдите образующую пилиндра. если его диаметр равен 16 м. 6. Найдите объе.м конуса» если угол между его образующей и высотой равен а» а середина образующей удалена от оси на расстояние а. 231 Итоги главы VI итоговый ОБЗОР ГЛАВЫ VI Прямые и плоскости в пространстве Способы прпведекия плоскости е пространстве Взаимное расположение прямой^ и плоскости в пространстве Взаимное расположение прямых в пространстве Итоги главы VI Взаимное расположение плоскостей в тьрострапстве Д»« пл()(5кооти тхщпмепъпы Две п JJ оскооти пересек а ются по прямой Многогранники п рнзиа Пйклоинпя Прямая Пирамида Параллелепипед Прямоугольный параллелепипед Правильная пирамида 233 ГЛАВА VI. Начальные сведения из стереометрии Ociioimbie формулы для пирамид и призм Пяощпдь биновой поверхности Площадь боковой поверхности прямой Приамы яравилыюйпиралшды *^Гми1 " ^\%vn ■ S =—Я -/ ^6|>н 2 * 0141 * где ^ ле])имг'1']) осноиаиия. где — перимеч'р осиопшжя., И “ бокозюй робро П1)ямой приазмы — апофема правил]>ной пи))1шмды ОбчП'АХ- принАхы Объем 7Шр(шидЫ‘ VrzLs -я, з'Де ».»01дпдь “ Л.ЗЮЩЙДЬ <)(Л1-ЮВШШЯ> Й — 1«>)оо'т»з);)и»мы Ш — BUOO’r^i ПИРЙМУДЬ) Тела вращения 234 Игоги таиы VI о КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ VI 1. Опишите пзинмиое расположение в пространстве двух прямых; П1)ямой и плоскости; двух плоскостей. 2. Опишите призму. Какая призма называется прямой; лранильноЙ? 3. Опишите параллелепипед. Какой параллелепипед лшплвается прямым; п1)ямоугодькым? 4. Запишите формулы площадей боковой и полной ]1ове]>хпо{;ч'ей мой п))иамы, 5. Опишите пирамиду. Какая пирамида назыхшетея дран»л)»Ж)йУ В, "Что такое апофема пра»илы«ой пх«рах«иды? 3auHn.u-)f'j'e формулу площади боковой поверхностн нравилькой пирамиды. 7. Запишите формулы объемов прямой призмы и пирамиды. 8. Опишите цилиндр к его элементы. 9. Запишите формулы площадей боковой и полной поверхностей цилиндра. 10. Опишите конус в mv элежвты. 11. Запишите фсфмулы площадей боковой и патвой поверхностей конуса. 12. Опишите шар в запишите фоЕНиулу площади сферы. 13. Запишите формулы объемов цилиндра, конуса, шара. I. Ьи«ча.= babie сведения и. г.>г5г;' ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА гтереометрия как раздел геометрии зарождалась и развивалась одновременно с планиметрией. Почти все утверлугения о параллельности и перпендикулярно-■тг:' рг»ямых и плоскостей б пространстве были известны в Дре-аией Греции, немало таких утверждений изложено t Началах Евклида. Свойава многогранников и тел вращения первыми см(:т(ома'|'ичес1си изложили древнегреческие математики. Кроме li;llжлидa, ,cлэдeтoeoбel■ll■lo выделить Архимеда, который в двух своих работах исследовал свойства тс?л ирагЦеиия. Одним из основателей теории конических поверхмопей считается древнегреческий геометр Anoj? -лонмй Г1е|;)к;|сий (ок. 262 — ок. 190 гг. до н.з.). В работе «Конические-? сечения» Аполлоний |:>ассматри1лает сечения поверхнопей, образованных враи^ением одной из двух пересекающихся прямых вокруг другой. Эта работа оказала влияние на развитие механики, оптики и аарономии. Важные исследования б облааи геометрии многогранников принадлежат всемирно известному укра-warPMaTV’Kv Геоог/ю Феодосьев:' v Вороно-’9u8j в чагпчости, исо'-едова' ' ipo6ne?/y .-■’/: ''.»7(C3HCTS5 сазнэ,?/; --МЦ МНОГО- са ’И ъс- --гче-торых учс'ограич;'- се .мелг-^ -иг-сть есте: ;';ревнем Египте. 3 ильной мере усозер-; методов объектов геометри ■ : ’ . >_:о6ствовали р20'''ы итапья^ :• о^о мате- <35а.пье?^ iS98—1647' который ,■ —1,; -vVr тег озз^^ые объемы, ныне iг-ииц.'г; <з=а.”=еои Но "гогая cospe-’ ;' .ГИЯ объемов. сс-=сва -ад на м-?~ода» мате- .иг.- а-.слиза, появ/тась зна-^ительно позднее. Р 1' .-''fe Агюялоиий • ^ ^ г. Ф. Вороной ^ 236 Итоги главы V( © ТЕМАТИКА СООБЩЕНИЙ И РЕФЕРАТОВ К ГЛАВЕ VI 1. Правильные и 1к»луправилькые многогранники. 2. Звездчатые многогранники. 3. Кристаллы как естественные многогранники. 4. Ориоитадин по)Ш))х)5ости. Лозта Мебиуса. РЕКОМЕНДОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Ма']'ома*1'ична хроел^оматАя д.чя,6—В )ошсА». Т. 1 ГГекстЬ “ К. : Рад. П1К., 1068, — 320 <:. 2. Математичиа х))(Н1ТоматАя д.ая стйршк^х: к^дасАв. 3'У^омет]:ня. Т. [Текст] / упоряд. JL В. Козавцова. — К. : Рад. шк., 1969. — 383 с. 3. Понарин, Я. П. Стереометрия, преобразования плоскости. Т, 2 [Текст] / Я. П. Поварни. — М. : МЩШО. 2004. 4. Прасолов, В. В. Задачи но стереометрии ^Текст] В. В. Прасолов, И. Ф. Шдрыгнм. — М. : Наука, Гл. ред. фнз-мат. лит., 1989. — 288 с, — (Б*ка мат. кружка). 5. Смирнова, И. М. В мире многогранников. — М.: Просвещенно. 1995. 6. Шас колье кая, М. П. Кристаллы. — М.: Наука, 1985. 7. Интернет-библиотека МЦНМО. https://iiib.miiTor0.niccme.ru/ 8. Сайт видавиицтва «Ранок^. https://www.iunok.com.ua ЗАДАЧИ НА ПОВТОРЕНИЕ КУРСА ГЕОМЕТРИИ 7-9 КЛАССОВ 787. 'IViKw 7^ и О .чожй'Л‘ на отрйзг^^^ AD длиной 24 см. Ннйдмтй длину отроакп В(\ (10.ЧМ /1В=7 см, AC:CD = 2:1. 788. Оуммп углов, образовавшихся при поресвчолии двух П))я-мых, равш* 22(У’. Найдите угол между данными прямыми. 789. И ])ант)б()др(?)1*ном треугольнику ЛВС с основанием ЛС проведошл мединпы AN н (Ш. Докажите равенство треугольников: a)ANM и CMN; б) ABN и СВМ. 790. В ‘]'роуго.чы)ике АВС биссектриса внешнего угла при вершине В парал.чельна стороне ЛС. Докажите, чтоЛВ^ВС. 791. Докаиситс равенство треугачьников АВС и A^BjC,, если ВС = В,С,, /ГЛ = 80*. гв = /^в, = 55^ ZC.=45®. 792. В прямоугольном треугольнике ЛВС серединный перпендикуляр к 1*н110тснузс ВС пересекает катет АВ в точке М, Найдите острые углы треугольника, если ZAM'C = 50^ 793. В прямоугольном треугатьннке АВС с гипотенузой ВС проведена биссектриса СМ, Отрезок МК — высота треугатьника CAfB. Найдите острые утлы треугатьника АВС, ес.ти ZAMK = 140®. 794. Две стороны треугольника равны 5 см и 12 см. В каких пределах может изменяться хтнва третьей стороны, если угол между даяными стороаазся ryrtvrt? 795. Постройте треугатьник по стороне, прилежащему углу и биссектрисе, проведенной из вершины этого угла. 796. Окружность касается сторон угла А в точках В и С. Биссектриса угла Л пересекает данную окружность в точках М и N. Докажите равенство треупхльников УТБУ н MCN. 797. На сторонах АО и ВС параллелограмма ABCD отмечены точки М и N соответственно, причем AM = CN=АВ. Докажите, что четырехугольник MBND - параллелограмм, и найдите его углы, если АА = 80®. 798. Диагонали равнобеяршной трапеони взаимно перпендикулярны. Докаж1гге, что середины сторон трапепни являются вершинами квадрата. 799. Основание равнобелреаиого треугатьника видно из центра описанной окружности под yглOiM 140®. Найдите углы треугольника. Сколько решений имеет задача? 238 _________Задачи на повторение курса геометрии 7—9 классов 800. Прямая, параллельная основанию равнобедренного треутольии-ка, д<*.чит боковые стороны в отношении 3:5, считая от основания. Найдите длину отрезка прямой, заключенного пнут]Л1 Tpeyiwibiimca, если средняя линия, соединяющая середины боковых сторон, равна 8 н;м. 801. Писс.(жтриса прямоугольного треугольника д*‘лит гипотенузу на отрсйки длиной 100 см и 75 см. Найдите длины от1)езко», на которые гипотенузу высота т))еугольника. 802. Нмйди'1'w не])иметр к площадь троуз'ольнж^а со ото)Х)нами 8 ом ц И) ом и yjvioM между ними СО* 803. В ']‘реу14).?1ышк оо <№0]>онами 11 см, 25 (;м и 30 ш вписана окруж; НОСТ1». Найдите площадь дравилытого 1‘реугол1»ншид вписанного н ату ОК])УЖНОС'1‘Ь, 804. Лло11Д|дь параллелограмма равна 22 см^, а одна из его высот — 3 см. Майдиге меньшую диагональ параллелограмма, если сто острый угод РП1ШН 45®. 805. Радиус окружности, вписанной в равнобедренную трапецию, |>а-вен 6 см, а разность оснований — 10 см. Найдите площадь трапощж. 806. Найдите площадь круга, в который вписав прямоугольный тре-угольник с катетами 18 см в 24 см. 807. В треугольнике ЛВС ЛС=6, ZЛ = a, ZB = p. Найдите высоту BD. 808. Треугатьннк ЛВС залгл ко<^двнатамя вершин .4(-б; 1). ШЗ: 0). С(4: 5). Найдите длину медяны, хфоведенной из вершины В. 809. Дана тежка Л(1; 2). Задайте: а) центральную симметрию, щш которой данная точка переходит в точку В(-5: 4h 6\ осевую симметрию, при которой данная точка переходит в точк\- С(-1: 2): а) параллельный перенос, при котсфом данная точка переходит в точку Х)(-4; -1); г) поворот около начала координат, при котором данная точка переход1гг в точку £{-2: 1); д) гомотетию с центром з начале координат, при которой данная точка переходит з точку ДЗ: 6). 810. Дан пираллслограмм ASCII. Найдите ACi-BD 2AD. 811. Найдите углы треугольника АВС, если АВ (-4: 3). ВС (7; 1). 239 Рис 176. Длина крнйоА ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1. Длина окружности и площадь круга Рассмотрим кривую линию L . соединяющую точки Л н В. Разобьем ее точками Л., .4, , на п частей и рассмотрим фигуру, состоящую нз отрезков ЛЛ,, ломаную (рис. 176). Назовем такую лома- ную вписанной в крив\чо L, Длиной кривой L называется предел, к которому стремится длина вписанной в нее ломаной, когда количество звеньев неограниченно возрастот*, а их длина приближается к нулю. Такое же оз^редслензас тожт нрнмошп'ь и дли определез^изз длииз»! озсружносл'и. Лри »*ЗЧ)М .чом»-Wj: будет )MfHor'oyi'0^bWHK (pjKJ. 177). Од)*ах<о для j<-opj)e30]‘Tio()’j‘54 такозю оироделеиня нужно доказать, чч'о узсазанзидй п]>едел сунк-етлум'з'. Это дово.выю сложная 11))о5лема* которая резззпет-ш сз^^едс'з^вамн дру1.ч>зч> ^лзздшз-я матомач'Х'исн • ■ ма-тематячеокоз'о аззалнаа. JJoaTf>3\азом ‘. Рассмотрим погипедовательность перим(*т-ров вписанных в данную окружность правильных 2^лдюлышков. Докажем, что при неограниченном зозрастанни числа сторон к эти периметры будут хфкблкжатъся к некепч^юму пределу С. Тогда число С мы будем называть ххиной данной окружностн-Докажем сначала вспомогательное утверждение (лемму). Л « м м а (о периметрах выпуклых многоугольников) Если один выпуклый многоугольник содерхштся внутри другого выпуклого многоугольника, то периметр первого меньше периметра второго. Доказательство □ Из вершин внутреннего мног’п : • *ьникй лрозедем .тучи, которые перпендикулярны отвегствующим сторонам п пересекают стсфоны ___________________ внепшего многоугольника (рнс. ITS). Можно докоапть. что такое опредолоиио будот 1)ат10сильным ирсдыдущому. 240 Рмс. 17'/, ()Н])0ЛСЛ0НИ0 длины окружног.тн Рис Т78. К дохкзатедь-'*тку ЛГММЫ о П1*Р11Н1*Т-рлх ltbin>icnrx много-.гольямкок приложение 1. Длина окружности и площадь круга Рис. 181. К обосяованню формулы длины окруж* пости Тогда по неравенству треугольника AS < СЕ < сти (рис. 180). Итак, посдсэдозатаяыюсть 1шзрастает с увеличением к и ограничена сверху п^ижетрок квадрата, опксашюго около лпнной окружнпстн: 1алнза существует щюдел f!!, к которому стремит- ся с возрастанием т. е, длина окружности. Лзалоги^Еными рассуждениями можно показать, что периметры провнльшлх 2*-угольников, описанных около окружности, также стремятся к тому же С. Теперь несложно полупить формулу длины окружности. Докажем, что o'i'uoiuoHHe длины окружности к ее диамет])у являетси числом, постоянным для всех окружностей (обозппчастся л). Впишем в каждую из двух п1юизвольных окружностей радиусов /? и /?' правильные 2*^-уголь-иикн (рис. 181). 180" Тщтш Р^ -2^ 2 Явш-- ^ Г Я:=2*-2 Я'аЬ Р. 2Я Отсюда —= —г - Отсюда при пеогрд ничетном воз-Р^ 2Я pncraiiHB к имеем что и требовалось до- казать. Таким образом, С = лфа имеет площадь S. если существуют прость5е фигуры, которые содержатся в данной, и простые фН1'уры, которые содержат данную, площади которых сколь угодно мало отличаются от S. Расезяотрим пло)цадь круэ>а, основьпнлясь тх W'jroM. шреде.ио)5И1йч ч'j'o ллохцйдх^ правил ьиы х шшсашшх в дшизую охерувшость 2'''угольников (рхйо. Ш) э>авэ9ы •f ‘ - 2 1«‘- . 1<5так.> пт могрттттт «оа- 2 2* i‘ J |)астанив k имеем: .9^—>—СЯ=—2kR Я-кН^. 2 г Аналогично площади правильных 2*-угатьЕнков, описанных около данной окружности (рнс. 183), равны S^=2'-S,,^ = 2*-—Я CZ) = 1 __ 2 = - P^ R. UDE неограниченном возрастании к шве- 2 * -ч J ем: S;->-СЯ=-2.ТЯ Л = дЯ^. ^2 2 Итак, и при неограниченном возра- стании к хжозь угодно мало будут отличиться от ЧI^ ела kR^ , т, е, = kR^ по определению. Приложение 2 Параллельный перенос в декартовой системе координат Использование парпллельяозч) псрен(к;н в I'eo-часто свя.заио с декартовой системой координат. Докажем соотве^'ствующне ^юрмулы ипрал* дельного перенося в два этапа. Обоснуем сначала, что для любых точек Л и В существует параллельный перенос, который переводит точку А в точку В, и притом единственный, Очевзадно, что такой параллельный перенос f существует — в направлении луча АВ на расстояние АЗ. Докажем, что любой параллельный 242 приложение 2. Параллельный перенос в декартовой системе координат Рис. . к. оСхх'.яотппио .и0.11Ь))0)Ч) )Ki)>0l4O(^n A'ix- * а: у, -6) 1Чх,: \) О Рис 185. К докАзлгель- ri’uy il»)j)My.n 1Ш])а.’1.ч«.чь* imro jiopoiiooii перенос g, который переводит точку Л в точку В. совпадает с Л Пусть С — произвольная точка плоско1гги. Рассмотрим случаи, когда С ие лежит на прямой АВ (рис. 184). Пусть точка С' - образ точки С при параллельном переносе f\ а точка С" — образ точки С при параллельном переносе g. Поскольку ЛВ=СС\ а лучи АВ и СС' сона-пх^азлсны, то АВС'С — параллелш’рамм по определению. Итак, точка О — середина отрезка C/i -нвлястся серединой. orjHjaKa ЛС", Аинлошчт) до-казь-ичлом, что тонки О яв.«лет(1«. окред)«н<)й очрои- т. АО". Очхлот сл(!ду(''*'> нто п^чки (У и (У'сотш-дашт. Несложно т сонналонио-и в случае, когда О лежит на ц|)>лмой ЛВ (сделайте ото само-стоятклыш). Пошш.ньку точка О нрои.'шольная, на-ралле.ны))>ю переносы f и g сов)1ада);о')', что н требовалось доказать. Докажем 'j*encpb теорему о ;над«нии )j«pa.ii" дельного переноса форму-чамн в декартовой системе координат. Теорема (формулы параллельного переноса в прямоугольной системе координат) У прямоугольной декартовой системе координат параллельный перенос, который переводит точку (х;у) фигуры /’в точку (х';у ) фигуры F\ задается формулами: х' = х^а, у' = у-гЬ,где а и б — числа, одни и те же для всех точек фигуры F. В-цс, зелх Доказательство G Докажем сначала, что преобразование любой точки (х; у) в точку (г': и'). где х'~х-*-а, а Vi Ь — постокншле. язля^тгя napa.i-лельным переносом- Рассмотрнм произвольные точки А(х,:р.) S 3{x^z у,), переходящие в точки Л'(> ^ В\х, -^а; Ь) соответственно. Пусть точка В не ирдяаддежит прямой АА' (рис. 185). Тогда сере-дннъ; отрезков АВ‘ н ВА' имеют координаты I г ’ 2 )' ' ' оштдпют. ПРИЛОЖЕНИЯ Итак, меты1>ехугамьник ЛЛ'В'В — параллелограмм по признаку. По-атому лучи ЛА' и ВВ' соишлжвлены, а длишл отре;ш(зв АА' и ВВ' ргшны. Такой же шлвод .аегко обосновать и п случае, когда ^'очкп В аринадлеиси'1' прямой АА'. Поскольку, как доказало, параллельный перенос, пероиод>ш;ий 4V4ir«, = яв- ляется именно таким переносом, то параллельный перенос н прямоугольной дека)Т1'ош)й (;н(:'^'(!ме коо)>дш)ат кадается формулами .г'«лм«., у'-ул Ь, Тео*' )зема дсжаапш). Ш Заметим, что если заданы точка А(х; у) и точка А'(х'\ у'), в которую переходи’]' точка Л при паралл*ры. совмещаемые наложением. Но понятие на-ложенкя было введено наглядно, поэтому мы не рассматривали подробно его свойства. Прн изучении темы «Движение» 2€ы определили равные фигурь£ как фн1’уры, совмещаемые движением, т. е. щ>еобразова}{ием, которое сохраняет расстояния между точками. Можно установить, что любое движение на шю-скостн является наложением, и наоборот, наложение на плоскости является движением. Детализируем эти утверждения для треугольников. Теорама (о тождественности наложения и движения треугольников) Два треугольника совмещаются наложением тогда и только тогда, когда су** ществует движение, переводящее один из них в другой. Доказательство 1) Пусть с>’ществует движение /, переводящее треугольник АВС в т|>суголы1ик Л'В'С', в частности точк^- А ъ А\ В — в В\ С — в С'. Тогда 1ю свойствам движения отрезок АВ накладывается на отрезок А'В\ ВС — Н.1 АС - на Л O': след;овате.тьно. треугольник АВС накла- дывается на треугодъанк Л'В'Г'. 2) Пусть теперь треугоитьник АВС накладывается на треугатьник Л'В'С', 3 частности, соответствуюпше стороны и углы этих треугольников ралны. Докажем существование движения, переводящего треугольник АВС в треугольник А'В'С'. Рассмотрим симметрию относите,дьно прямой /, — серединного перпендикуляра к отрезку АА' (рис. 186). При таком движении треугольник АВС переходит в треугольник А,В,С,, причем точки Л, и А' совпадают. 744 приложение 3. Наложение, движение, подобие 106, К'. док«1ттгл»с'П)у чч^ор^що ']к»идосгно«н(юч‘« »аж)жеш«] п д»и>т1М.л тр(«ук»лыжк(»» ГОПОрЬ симметрии) fy_ 0'1*НОСИГ(;.иЫЮ прямой /у — 0(-!1)0ДИ*ПК»‘О 1Ш)?))ендии-у.чя)л» к. отрозку ВдЛ' (оачи о'о icoinw не (юзтадают). Тогда u'pe-уго.иьнни- .4,If,6’, перехода » т)?еуг()лышк ЛyBj^0y^y иричхш тонки Л^у и А' (юпнадпют» так же как и точки В,, и lf^ По cisoiicDjy д)*и>кеиия посшпьку » ре- »у.)|).тате поснедокателызого прим(!ншз*»я движений ^ и ^ 'ютка А Ш)].>ож)дт4т II Ау{А')^ а TOHita 13 — в Д,(В'), 'ш отрезок АН сонмон^аетс.н с Л'В*, По условию ZCAB=AC'A'B'=a, ZABC-ZA'B'C' = ^. Если точки С, и <У лежат по одну сторон?- от прямой Л'В', то из приведенных равенств углов следует совпадение лучей Д'О' и В'С' и ВуС^; следователь но. точки С, и С' тоже совладают. Поэтому треугольник AJ3C переходит в треугапьннк Л'В'С' при последовательном выпаткенин двн»:ений /, и . Если же Cj н С' дежах по разные стороны от пряхой А'В' - то при енм-метрни ^ относительно пряэ50й А'В' точка переходит в точку . совпадающую с С'. и далее доказательство будет аналогичным предыдущему. Теорема доказана. ■ В процессе доказательства второй части те<ч>«ы жы задали некоторое движение, переводящее треугатьник АВС в треугольник Л'В'С*. с помощью осевых симметрий. Такое движение является единственным. Те о р е U а (об однозначности задания хщижения) Если при некотором д^жении треугольник АВС переходит я треугольник Л'В'С', причем точка Л — в точку А', В — в S', С — в С', то для любой точки гшоосости ЛГ ее образ >/' при таком движении определяется однозначно. Доказательство Пусть существуют два разных движения f п g ^ которые переводят точку л — в л', в “ п В". с — и СЧр**с. 187. с. 2-1Г>). Пусть, Kj)OM0 Toi’o, некоторая точка М при даижеиим { переходит в точку , 7 Л г. ПРИЛОЖЕНИЯ а при лпижании ff — и точку причем точки Л/, и Af. не совпадают (ри«г. 188). Поскольку при движении сохраняются расстояния между точками, то = = CAf = C'A/,=C'Afjj, Таким образом, точки А\ В' и С' лежат на серединном перпендикуляре к отрезку Л/|Л/,, ЧТО противоречит тому, что А'В'С' — т1>еугольннк. •/— м. }Г И' м. (Г Рмс. 187 Рис. 188 1'5-1‘ак, Д1ШЖГП1ИЯ f и совпадают, что и тробоиалось AOKasa’j’b. ■ Аналогичного анализа требует и ситуация с подобными треугатьниками. Сначала, в восьмом классе, подоОньшн мы наавалн треугатьннки, в которых соответствующие углы равны, а соответствующие стороны пропор1ав<жальны. Но в девятом классе, при иэ>*ченнн подобия. 1сы опредслнлн, что две фигуры подобны, если они совз4ещаются преобразованием подобия. Покажем, что эти о11)х>яет*ния подобия для треугодьннков раввосильвы. 1) Ikuui треугольник АВС переходит в треугольник Л'Н'СУ прнвекотором преобразовании подобия f с коэффициентом А, то ZA-ZA\ = ZC~ А*В* В*С* А*С* = — = —— =х —— = Л, т. е. выполняются услсш21я первого определения. АН НС» АС A*R* А*С*' 2) Пусть наоборот /TA = ZA'. = ZC=:Zтчхльаик АДС, (А совпадает с А). Тогда АА,В,С, =АЛВС по трем сторонам. Итак, по доказанной тчюре* ме существует движение , совмещающее треугольник А,В,С, с треугольником A4VC', Но тогда последовательное выполненне f \\ g — преобразование подсгбпя, которое совмещает тре\тольник АВС с треугольником Л'В'С', что и требовалось доказать. Таким образом, определения равных (подобных) треугольников, которые нст|>ечалпсь при пзучеипи разных разделов геометрии, равносильны. 74fi Приложение 4. Таблица значений тригонометрических функций Градусы sin а ((Г ча<451 Ига <0‘<а<45^ ctea (0 сова (0Ча<45=) Градусы 0 0,000 0.000 — 1.000 90 1 0,017 0,017 57.290 1.000 89 2 0.035 0.035 28.636 0.999 88 3 0.052 0.052 19.081 0.999 67 4 0.070 0.070 14.301 0.998 86 5 0,087 0.087 11.430 0.996 85 6 О.ЮГ> 0,105 9.514 0,995 84 7 0,122 0,Ш В,144 0,Ш 83 Ь 0.139 0,141 7,115 0.990 82 9 0.156 0.158 6.314 0.988 81 10 о,гм 0.176 5.671 0,985 00 11 0,101 0.194 5.145 0,982 73 12 0,200 0,213 4,705 0.978 78 13 0,225 0,201 4.331 0,974 77 п {)Ш 0.249 4.G11 О.Г/0 76 15 0.259 0.268 3.732 0.966 75 15 0^76 0.287 3.487 0.961 74 17 0.292 0,306 3.271 0.956 73 16 0.309 0.335 3.078 0.951 72 19 0.326 0.344 2.904 0.946 71 20 0.342 0.364 2,747 0.940 70 21 0.358 0.384 2.605 0.934 69 22 0.375 0.404 2,4^ 0.927 68 23 0.391 0,424 2.356 0.921 67 24 0.407 0.445 2.246 0.914 66 25 0.423 0.466 2.145 0.906 65 26 0.438 0.488 2.050 0.899 64 27 0.454 0.510 1.963 0,891 63 28 0.469 0.532 1.881 0.883 62 1 29 0.485 0554 1.804 0.375 61 1 30 0.500 0.577 1.732 0.^ 60 31 0.515 0.601 1.664 0.857 59 1 32 0530 о.а^ 1600 0343 53 33 0 545 o.e174 и «-0.I7G; б) н -3^0^. 12. а) (),(>: 2 5 8 « = -2.4. ctK«=---; б) 1^а- , 12 )Г> »-1. 18. а) 6) . 20. н) (;<)»««; С) 1; 1 ^^512 1 н) . 21. п) б) -i—; ») 3. 22. 0.6 к -0»8. 23. -- л —28. кЬихя.-.,,,, Jiiircx 13 13 V0 I 'JS \/8 ,, /и. и.»ш 1. , ИНОШ:'1‘»а и ОСПОШ10ХЧ) ТРИГОИОМС'1‘РНМ(‘(:)<ОГО ГОЖД«С:'Г1»1. 30. а) 170'; 12(1“, 50“; 6) 170“, 50’*, 120“; в) 120®, 170®, 50“ 31. а) 0) в) 32. 3 см II 8\/з см. 33. 255 сл?^ или 68^Лз см*', 39. п) 7 см; 6) 18 см; 11) 19 см. 40. 31> см, 41. 136". 4.3. 9. 44. 5 см или >/41 см. 46. V см. 46. м) 1> см и 7Ю9 см; 6) 14 см и 2\/l29 см. 47. ^.^/2(1-юо.ча) и а^2(1-сон«) , И.ЛН, П|)М рмлстш Гк*:* tocih'-mm косннусон, 2«cos^ и 48. 2\ЛЗсм и 14 см. 49. п) Тупоу1Ч)ЛьныЙ; б) прммоугольаын; в) остроупольнын- 50. ^ , “ , —^ : ocipoyj'OJib- 0 7 35_ ный. 51. й) 38 см; б) К см н 14 см. 52. 8 см н 9 см. S3. 4>/7 см. 54. . 55. 19 см. 14 58. А см. Укамние. Докажите. чтоАВСК — равнсбсдреииая rpniicjui», и примените теорему ccciiHv'COB • г»>^»у»«т^вике .4СЛ 59. -см, 4',^см. 60. 45® в 135.67. 1 и . 3 68. ] I сы: 6) 30 69. а| 6 rM: 6» 45". 70. 30' нлн 150\ 71. 9 м. 72. .2. 74 8 ^ 75. Ж = 12 ы, АВ 6.21 м. ВС-8.78 ж. 76. 2v2. 77. . 6iii| +-Э ! sin) 78. ^ *.79.24 м. 8%3c3i.80.3Cr. 60.90= а.та 30'. 120.30.81. ,г.{3 * stsu * V inf) f sin(a*«-^) sma-fainp-f ain(a-^f0 83. 10.625 CM. 84. Ун^иаиие. Есям Н — ортоц-^тр треугольника АВС, то г^ЛНВ = 18СГ ZC. 85. 60 и 120“. 86. AD>DB. 92. 1-50% -ЗД1 см. -З.П см. 93. 90®. 5 см, bS см. 94. а) а = 10.V, Ь 7.32, с - 5.18: б) г= 30^, а = 7.71, е = 3,92. 95. а) с 19. и - Ы. 0-ЮГ; б) а = 13, 0 28% т 32®. 96. Не успегот. 97. а) т=7Г. 6 16.78, г-18.11; б) с= 13. а 23% 9 22 98. а) а = 22% 0 = 8% 7=1^: б) с 28=. 0 62", у-ЭО*. 99. ij 0 21 . у - З^’. с Н.69; б) у- 32=, а = 142®. а = 11.65 или у- Ы8=. а 26®. а - 8.24: а) решений нет. 100. а) а 13®, 0- ЮГ, у=60®: б) 0^ 30% у- 128% е- 12.62 нлн 0 1ГЯ1. у = 8*. с - 2,22. 101. а) а 4. а - 42®, 0 = 108". Ь = 5,70 или а = 4, а = 138“, 0 - 12", 5 1,23; б) у- 45". е 13. а Пг’. 0 23® яли у==1.35®, с = 22,56. а 32", 0- 1,Г. 102. . BAD 15Р, ZASD- 60*. .-_АХ?В 105% ЛВ = 4 см. ЛХ?*= 3.59 сх. BD^ 1.07 см. 103. а) ОстроугольныЛ: - . - , sSnO-rylvV-25ccosn б) тупо>тольный; а) tx гро>тольный или тупоугольный. 104. —•• .-с «sinaalny /»1п(0-а) asinccsinP \г 105. . - . 106. 107. --тг---г-. 108. 50 м, 109. *28 см. Укалаш/г. 248 Г81Л0 СО80 sin(p-a) Ответы и указанную Докажите, что диатналь т|>апеции 5гвляется биссектртюй у1*ла при большем <к>ио вании 110. К,26 •'м. Уксиаииг. Докажите, что лилгональ TpiineuHii является биг секгри(ой уг.ы при меньшем основании. 111. Если ч >Ь - одно решение; если а - ь. то при о - Ьяии/ - два решения, при o = bsina — одно jiememie. при решений вот. 112. я) а •= 10, 6 » 14.14, с = 19,32: 6) а = 20, « ^ = 27, у ТО" . 113. а) о - 16, Л - 19. г^- 5: б) а = 4у^ , 6 = 10, с=2У73.114. ЛВ~ +Ь^-2аЬсое(ч * |i) . во . ЛО- It,». 1,5. . 116. 30 см». П7. 96 .-«■ /) \ S'n4/з т^\ С>) 24 н) 36 ^^м^ 121>. и) 25 см^; б) Юч/й ») ты-'. 126. 8 ш. 127. 30^ и 1б0‘'. 128.12 м. 129. а) 84; б) 156; и) 81; г) 201.130. 720 of. 131. 12. 132. и) 3 т и 6,25 см; 6) 2 см н 12»5 (‘.м. 133. 3 и 32,5. 1.34. н) ; fi) . Ыиа 2sin(yvBin((x-i‘[0 135. р) 16\/3 см’’’: 6) 10 шН ») 26 см^ 136. й)-200 см*; CS) 6\/з<:м*. Ушшшш. ВмЙдито инм" бо.'1ыии5 у1*ол Т1к'у)ч>лышка. 137. 18 см. 138. 3 см и 3\/3 см, 140. а) 12 и 1,5: 0) 8 п 2: В) 15 и 3. 141. п) 8 н 10,625; 6) 16 н 21,25. 143. 6 см и 12,5 см. 144. 4 см и 8,125 см. 145. К1 cм^ Утяапш*. Проведите череп вершину тушн’о уг.им н])ямую, пара'ллед)П1ую дпп-Г0Ш1ЛП 'j'ljmicHJiji. 146. 48 см*. Укажите. Проведите чорон Hcimmny тупого угла н1»1мук>, парнлле.»ьлую боковой сп)роне трапеции. 147. 12 см> 600 /б5 см или 17 см. 160. 1C рсрпшмр ннибодьшего угла. 161. 24 см, 20 см, 20 см. 162. 21-ом. 163. 18. Ука:тииг. Три медианы треут’олыппса при пересг^тнин делят данный rpcyiTwib-ннк 1ы шесть рашкзвалвкмх треугольникоз. 164. 2. Укамшиг. Пусть R — рлднчт. omiraiiijDft окружноств. Вырааите через Л длины отрезков BS и CN в заиншитт TeftiJCMy когипусов в треугольниках ABN я ACN. 166. 27 см. 167. Указание. Пронрлнп' диАпжя.ть. нгходлшую аз общего конца стореш а н , н вы|шлите площади подученных rp^vroTMiiiKou. 168. Указечие. С помощью теоремы когннугов локяжите, чт»» ги- Hvr угла между сторонами а и п равен —^------------ -- - —. I/O. 2 см. ah ■*{'лм Л(' ■ гипотенуза треугольника, О — центр описанной окружности, то ZAOt' ^ 13Г(‘\ Воспользуйтесь методо.'й площадей 3 треуголыписо ЛОГ. 171. —.172. / - . * 4 о -CJ Укаяаииг. Проведите через вершину меньшего оснонииия прямую, параллельиун« бокопой стороне, и примените к полученному треугольнику Ti^peMy косинусов, х’читыпая, что cv'Mxifi квадратов боковых сторон трапошш равна п'+б*. Глава II. Правильные многоугольники 181. и) 4; Г») 5: в) 18. 182. а) б) в) 144’. 183. а) 12; б) 12. 186. а) I сы; б) 2 /2 сч: в» 9 CV. 187. г) Зч5 см‘; б) 4 см: в) 24 см. 189. Зч'.Ч с.ч. 190. 4 см. 191. 5ч :* см^ 194. it 6: б» Гч at 12. 195. Ж 50 см: б1 6 см. 198. п) 2к:1гм-; 6^ 48 см': at 16 сч. 199. at 8 ‘ м . б( 27\8 суг: в) 6 см и 3 см. 203. 3:4. 204. 2v2R^ . 205. 6 ti 10 206. .1» 6; r»t 5. 207. 4:3v3;6. 208. 9:8>/3;18. 209. «. Rv2 ч-2 . a.,=Rs2 чЗ . 211. 30 . 170 и 160% 212. 5 см и 2 см. 220. а) 12к см; 6) 2 см. 221. а) 12д гм: кВ б) XI гм; в) Шд гм. 222. а) 2л см; б) 8я см. 223. - 1.4 м. 224. - 12097 км. 225. я) - : ^ ЗлК 1 . Г.Л 226. 10- гм. 227. -6 см. 228. - 432 « ' 229. л) 144* см': б» 9т см . 10 ■ 2U9 Ответы и указаний 230. а) 1бп см^: б) -Юп см*’. 231. Ил. ол и 7л. 232. 26 см. 233. а) 27л; 6) 40п: и) бл. 234. , ^*^(Ю71 + 3\/и). 235. а) (т см; б) Юэт v.m\ ») 2ч/.3л см. 236. IMi см^ 237. а) 24Jt с;м; 0) ЬОя см. 238. а) 'S^f2n : б) Ьп. 239. а) (>п; б) 15л. 240. 2,5 м и > 40 ^ 241. ] м, 242. а) 025л см^: б) 27л см^. 243. а) 16л см^: б) Ол см**. 245. . 246, II) (4п-37з); б) —{я-2): в) —(2h-8n^3). 247. а) --(2л-3ч/а); ,\ 8 Л 12 4 3.2 12 б) ■|‘^(8п+8ч/з). 248. б) 6п. 249. 6) 12в. 250. 4л с«'. 251. ЮОп см’. 252. (2п+з7я) см’. 253. 19 см. 254. 30 см. 255. . 256. (2я t^8) см. 257. а) Ист (контрпример — р*>мб); б) да. 258. ' . 259. + • 260. 0,75/. 261. 262. Мот: его углы рав)п.1 ч(!рса 8 2 один. 264. 1.25ло. Уктиишс, Дтптя окружность onijcana около раунобедрешюго тр(?-уго.'пджка с ocmaimiiKHvi о и боконой сто))оной . 265. . Ука:?апие. Докажи'со, что гроу)’0.11)*1жки ЛММ, KBNy 1^(-К и ра1.пюс’юро.1шис. 266. (Зб7з-16,5л]см, 4,&|й-\/з)см. Укаштн^. иы'жс.ч)»тс площадь трапецмл ()^BC(>\, и вычтите па шю ПЛ01ШГДН двух* секго|к>». Глава III. Декартовы координаты на плоскости 276. л1 Д(-1: 5fc 61 М -3: I). 277. а) £(12: I): б) 1ХЪ: -191 273. м 0(6; 9); б) Л{-3; 2). 280. 10; б) v'82 ; в) 13. 281. п) -2 или 6; 6) 2. 282. 16. 285. а) Щ-ii -3); б) В(4; 3). 286. х 2. V= -1. 287. п) Ш; 0): б) D{4; 5). 288. Щ-Ь 1). 289. JV. 290. а) (3: 0); б) (0; -3). 291. ЛС. 292. 5. 293. 2J2.296. (2; б). (6; 4), (~б; 10). Указание. Данные точки вместе с хаждоП из нсхамых вершпн образуип’ параллелограмм. 298. (2: 5). 300. 10. Указание. Докпж11*ге. • “ -. м.:- гяу - а>ный- 301. р = 24.-^ = 2;. 303 Середнн* п?; V^-. 311 t ' 3U. 'Г • 2i - U^ = 9: --5г^=25: X - ( . 1>^ = 4. 313. <. !t - - 1> 1г = ■ . О. 314. Я1 (Й; 61. -6); 6> (-8; 1.8: 6). 315. (-4: 0), (О; 0), (О; 2>. 316. 10; 3), О»; U, -.Л;0) . 317. В, С, Е. 318. г 6: 6| у = 2\ в) х - Зу О. 319. X у ^0,В. 320! а) (7; Я); б) (-2;'0) п (0; -6): в) (2; 2) а (-2; -2). 321. (0; -3). 322. (3; 3). 323. я> (3: I). Я-4: б) (О; 5), Я^ I. 324. а) . 331. а) (-3; I) и (б; 4): б) (2; 1) и (2; -1). 332. (3; 6); (1; 4); (5; 4). 333. а) х^ + Су- П' 25; б) (х Я)* ^ (у ~ 2)* 8 или (X- Я)*+ (у-6)“ = 8. 334. (х-^-З)' ' j/* = 25 или (х- 5)*-» 25. 337. 2J2. 338. 12; 2х 3^*3 0, 340. 15 с.м, 20 см. 25 см. 347. а) 2х + 2у .’) (); 61 х + у = 0. 348. 2.г-у-1=0 и х42у~ 3=0. 352. а) 2х-у*5 = 0; 6) ■* */ б. 353. 4х - 4у ^ 5 = о. 354. а) y = v^x-j-l : б) у= — х - 1. 355. Зх-*- 4у - 25 О, Зх -1у + 25 - о. 356. х-Зу+7 0 или х-3у-13 = 0. 364. Окружность рплну-са 0,5Я, каслницанся данной окружиостн вяутреыиим обрнапм в точке Л, бон точки А. Укаааииг. Uu6ep}fTp гнсте.му коордикаг так. чт« 0(0; 0) — центр ллннт>и окр'жногт.т. .4(Я; 0) 365. Прямал ox-fry-** ^ 0, где а и & х*.;:ь: катехь г;367. .«) JX1: 2h 6) 17<0; 1). 368. П7: 3). 0(4: -2). 370. (0; 1) (0: 9ь 371. .it ix 2| * (у - 1)‘ - 2о. х = -3. х = 7: б)х= - 3 »1лн х 7.у = 1. 372. ( ■ 2) - - (у 2|' - 4. 373. т • у - 1 0. 375- х - Ту - 25 = 0- 376. (х * 3) (у - 5>* = 25. 377. vl3 . 378. (X - 3) + (у + 2)* 25. 380. к - . 381. С(2; 1). 250 Ответы и указания Глава IV. Геометрические преобразования 393. Л' 70'. . Л' *)()'. 394. ZA = ^С = 40% ZB= 100'. 398. (>()" и 120“ 399. гЛ . \) 40 , /:н /х: 1'И)-. 423. н) (8; 1): б) (0: 9): в) (-4; 6). 424. п) ( I; б) (-«; -/>). 427. и) (.4: Oj; б) ( 2; Ь): и) (8; 0). 428. «) (а; ~Ь); 0) (-«; Ь). 429. а) у~-х; б) у ^ .г: п) i/= л*. 431. i\) (.v t 4)' i -t 0/1 2fi; П) {.V t (i)i' I (j/-5)*’ = 25. 432. a) // = -2; 5) // .v 1. 435. ») (.v i i l (^/ а)^е25;П)д* 2.436.а)л:’' + (у^6^=4;6).г = 0.445.(-4;0).(4;и)Л4;-4).463.и)( I): 0) (Г>; A). 464. U 1ЛИ1|лт.м(яшн положидчг.иь»ой по.чуоси оси 0.v iin 4 «дишщы. 465. ») ( 8; У); б) (б; -1). 466. ») Пот; (>) д«. 467. х' = .г.-9> = б. 471. 4, //«=*/ i>. 472. i •<■(//■ С>)^= 86. 473. Л'(2; 1)» С'(5; 2). 475. Топка JKiix-.OK’ioiwa с«рсди»ль1)! Ж!р-псмдмку.чяро» к отроакам АЛ' и ВВ'. 476. По.чожнть псрпую мож’ту и juaiTp «tmun, а остц.аьпыс м(тсты симмотрпчко относительно центра сто.ча к ходам протшжика. 477. Врать столько же конфет, сколько вея.ч ш;рт>1» nr])Oj<, по на д11у1*ой K{jpo0KM (т. с. дс.иать ходы, симметричные ходам 1и?рж»‘о иг1нжа). 4 80. 766 (;м”. 488. а) 12 см: б) 18 см. 489. 0,Й5. 490. а) 5; 6) 16 см^ 491. 18 см^ 492. 820 493. 40 см*', 495. Точка нересечез1ия продолжений боконых tcropoai. 498. п).(»,(): б) 2, 499. а) (-1; 5); 6) (1; 4). 500. ПИЮ cм^ 501. 24 см^ 502. 48 cм^ 505. v2:2, 515. У/ашишс. Применна'о симметрию отиосительж) данной чч)чк.)и. 516. Указаи14Г. Прмжтите симметрию отЕосгтЬлыю прям4»й I. 517. yKa^jaauf. П|тмс нитс 110во|ют Ш1 90' около точки D. 518. 10 см. Примените нпрплжмьнын 1юрс.нос и Ш1П|и11и}сиии луча СЮ, ва 10 см. 519. Укамние Примените симм(гг)>ню от ноентедьни се|>«'днш1иго псршадикуяяра к третьей стороне. 520. Указание. Отобтжзнте меньшую окружши'.ть симметрично относительно любой ее точки А. Искомая прямая проходит чср<П1 точку А и точку перессчеккя образа жшьшей окружности с 5«)лыш’Л. 521. Указание. Примените поворот {жохо течки А за 90*’, при котором точ’сл I) переходит п T'l iKy Л. 522. Ука шние. UycrhASCD (ADliBC’} игк<*мчя Tjuuta.ia. lit nw, • j .-i; ".v ii.ni.Mi ;:* ;h и<м! лиагонали BD 3 направлении "учл .47* >•:< p<*' '.-го-Я:;!,* Fi* 523. .'1.:. 524. г'- л i/ и 3; D(2i 1). 527. а) Середина orp-^ i* > ОО,; !;■. ) ЛИ. в) npuH.*ч (п :и О О}, jvjr-T-.si 530. Опр^жн**» VI.. п^мот^тичная лакнок относительяо ее г кгс«ф<^ииин>г.. 533. II; ,'ч-‘..гге спхутгрнзо - Т'-Г: . 537. Пр НУ.?ЬНТ€ ГО-ХегтеТЕЮ •• Ui'H'l- V \ 538 V. 0.5. ТЛ/-. Глава V. Векторы на плоскости 552- .1* ■ 1; ■>. Л ( л, -п: в1 (О: 554. ii 25: ':i 5: 3. 555. --i 6) АВ I J J: О. 13. 556. i3: 2». (-2: 7). 557. {3: ■'). 558. ЛЮ; -2к 560 ; : ,2 ,б.% 561. 9 и 7. 562. л) ромб; б) пряжптольннк: в) трг*"> i-i'a. 56S. 9 ;l.ui 566. I; им Ы; 2). 567. Н или 8. 568. (3; 1). чТо . 569. Да. 570. Нет. 573. 90* 587. . » t: 1 и ' 2; 3j; 6) 1 *. Ц и (0: -10). 588- а) о; б) ajs : в) а: г) а-. •> . 589. 0 о м: б) , оч'З “> а ; г1 о. 592. .1) а ; 6) -6 ; в) д-а. 593. а) -о; б) 6 - и : в) а &. 594. nj ; 1, :i; 7 ; ni ■ !.>• 595. аЮ 1: 211 б) (3: 6!: з) l2: 41.596 'c-li:“> ь: v 597. ai^ 6: б» ,S; tO 2,о. 598. aj 13: 6) 10: з> 12. 601. \) c-'' : 'V, 602. a) a Ь;б) j ft. 604. at Нет: 5) да: э) ла. 608. r ' 2i/^ 0. 609. 90.619. . I 1 I У и б) или , 620. n) Ml; -6); б) -27). 623. ABU; 6). ВЛ/1-2: 3). 625. 4: нс 3 ,1 Ответы и указания 626. а) 2; б) 30. 627. а) 0; б) 1. 628. а) -8: б) -2; в) 18. 629. а) 90=: б) 631. 6. 632.а) с(4: ЗК |ё| = 5: б) сП$:-1$). |с|« 13V2. 633.-3. 636. АВ=0.о^-Ь. 637. Д/> = 0,б(д+‘5). CjE) = -0.5!c—&j. 639. 14; да. 640. 6. да. или -6. нет. 641. = ZB - 22'; ZC-98*. 642. ZA = ZC=45*. ZB = 90^. 644. -1, 645. -1. 649. ИМ ^=^ b- I - 1 3 ^ Л/Л = - («+б|. 650. MD=-b-o . 651. 60®. 652. 0. 653. ii) 2^10; l3 ^ 6) 1.5; a) J- . Укамниг. Нанянте скалярный квадрат искомого векто(и1. 654. 120'. 655. 18 см и 48 см. 656. 34 см; прямоугольник. 667. Указание. Найди* тг скалярное ароизведенке зезсторов BM=BD’t^DM и АХ~АС+СК . 669. ЗО". 670. 7. 671. 4 : 4 . 674, 8.5 сх. 676. Г. 677. 6(2: -4). 678. 45. 679. -18; 18: 0. 680. Тупон. 682. ytcasafiue. Воси<1.чьауй’гось_тем, чго векторы-слагпемьк* имекгг рпниые д.’жим и сошшранлеиьз с ncK'j’OpaMH АВ и АС соответстконп(». 683. У/га-/чи'л шятршяч» 1№])(М!ече)шя укавашшх пр«л»ых совгшдают. Глава VI, Начальные сведения из стереометрии 700. Ист. 701. Да. 703. 24 сн. 704. 24 см. 714. 10 см. 715. Да. 722. 18%/з см». 723. 1Г». 734. я) 180 гм»: б) 312 см*’; в) 60 см^. 735. а) 72 см^; б) 516 см*. 736. 9\^ см*. 737. а) 138 гм»; б) 94 см». 738. а) а\'з ; 61 20 см». 739. а) 36 см»; б) 105 см*. 740. 90". 741. 6 см. 6 см. 742. а) 120 сал»: б) 64 слг: з) б см*. 743. 3 см. 744. а) 3 см, 6 см п 7 см; б) 16 см». 745. а) 200 см-’: б) 144 см^. 746. 624 cм^ 747. а) 24 смЧ 6} 36 сз.*. 748. ^ . 749. я) 210 си^: б) 1WV3 гм»; п) 27 см». 750. 18^^ см». 751. я) 96 см*; б) 90 см*. 752. 516 см». 753. 676 см*. 755. ■ 756. ^^d*sin'a.cosa. 757. 2бя с.м. 758. m(l + tg'actg'T)* 766. 49к с.м*. 767. а) 80к см»; 6) 100к сх». 768. а) 64.^» см»; б) Збк см». 769. 3 см, Зч'З см. 770. л) 65я см ; б» 7TiH см». 771. 24я см». 772. саг. 773, а) 45к см*: б) 18л см*: в) 36л см*. 774. е| 80s см»: б1 9л гм»: в) 972з см». 775. а) 2лг»81пасо5о: б) 368л гм». 776. ббл см». 777. 600л см’. jtT/» 778. 16л см». 779. 192л см*. 780. 36л 781. в) --: б) 9л см*. 782. 96л см». 783. 2лВ. 4sin» а 784. <#»1па. 785- - . 786. -гЛ' - 2\г. 3 Задачи на повторение курса геометрии 7—9 классов 787. II см. 788. 40®. 792. 25\ 65®. 793. 40*. 50\ 794. Батъше 13 см. яо меньше 17 см. 797. 5о г 13*Гг. ^9. 70\ 55®. 55® ^тв 110 . 35®. ЗУ. 800. 10 см. 801. 112 гм н ti-i гм. 802. 3(> см, 8(W3 см*. 803. 12>/3 см*. 804. 5 см. 805. 156 см*. 806. 225п cм^ 807. н1н[^ 808. 5. 810. 0. 811. 46^ 46% 9(Г. ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ /% Л6сц11<5(^п ТОМКИ 83 Апофомм пр»Ш1.'п.лой пирамиды 218 В Нокопак попо])Х1ШС!Т1. конуса 227 ----пирамиды 238 -----]jpiniwn>i 218 -----};м.мж1Д).м» 225 Иококыс j'pmin 1)и)>амидх.1 217 -----арнамы 215 J5oKoia»m po5j)a ниралзиды 217 -------арннмы 215 1$ Вектор 165 Высота конуса 226 — пирамиды 218 — призмы 215 — а^нлиндрл 226 Г Геометрическое преобразовавне 115 Гомотетия 141 д Движение 116 Декартовы координаты 83 Длина вектора 165 — окружности 63 К Коллинеарные векторы 166 Конус 226 Координатная ось S3 — плоскость 83 — четверть 84 Координатный вектор 193 Координаты вектора 168 — точки 83 Косинус угля от О® до 180” 8 Котангенс угла от 0^ до 180^ 8 Коэффициент гомоч'гтии И1 — подобия 140 Круговой сез’мен'!' 67 — сектор 66 Куб 236 М Метод BCKTOiJn з>1Й 189 “ коорди:на'1‘ 99 — иарйллел1>ц()го иеренооп 153 — з10во])ота 350 — симметрии 3-18 Миогограиишс- 235 Н Начало координат 83 Нулевой воктор 166 О Объем 219 — конуса 228 — пирамиды 220 — призмы 220 — цилиндра 228 — шара Орлнзата точки S3 ОсЕозаяие когуса 226 — пирамиды 217 Оенозания призмы 215 — хщлиндра 225 Ось абсцисс 83 — конуса 226 — ординат 83 — симметрии 123 фигуры 123 — цилиндра 225 П Параллелепипед 216 — прямой 216 — прямоугольный 216 253 Предметный указатель Пара-^лольные прямые в пространстве 207 Пара-тлрльный перенос 131 Перипиднкуляр иа точк»! к плоскости 209 Пи1)нммда 217 — и]»м1ш.ш>нал 218 Пжкосог.ть 207 Г1Л(НЦМД1* боковой ПОВ{)]>Х1ЮОТИ конуса 227 — — пирамиды 218 — — IЦ>и^^^9Ы 2.10 “ — цилиид])л 226 — круга 65 )м>.и)юй noBej)XMoc'j'n конуса 227 — — пирамиды 218 ^ — призмы 2Ш ^ — 1шлмнд1)а 226 — *и|)оры 227 Поворот 129 Подоблыг фигуры 140 Праяильпьгй многоугольник 53 Прсоб1)азованне подобии 140 Приама 215 — наклонная 216 правильная 216 — прямая 215 Проскипи вектора на ось 193 Протмпоиоложио штрпплспные некторы 166 — лупи 131 Проти иоположиые векто|ни 175 П]зямая, перлендикуляриая плоскости 209 Равные (секторы 166 — фиг>^ы 118 Радиус цилиндра 227 — шп|)а 227 Разность векторов 175 Ребра многогранника 215 Симметрия относитеиъно прямой (осевая) 128 — отпоентельио топки (дептрплытя) 121 — 1Ю])спо(:ная 132 — Ш1в01)(т1ая 130 Синус y.ivia (ГГ 0^ до 180'' 8 Скаля)>14оо ирошведен ме векч’оров 1Н2 Скалярлый квадрат в<м<тора 182 Скрещпшлощиеся прямьк* 209 Сояап]>аыле11ные векторы 166 — лучи 131 Стереометрия 206 Сумма нск1х>роз 173 Сфера 227 У Угловой коэффшшент прямой 100 Угат между векторами 182 — поворота 129 Умножепис вектора нн чиачо 180 Уравнение окружности 90, 91 — прямой 92 ц Центр попорота 129 — CHMMOTjmH 121 -----фигуры 121 — imi)>n 227 Центральный угол правильного асвого^гольннка 54 Цилиндр 225 Ш Шар 227 254 .........\Н) .......107 СОДЕРЖАНИЕ Клк польаивлтъся учебником .....................................3 ГЛАВА I. РЕШЕНИЕ ТРЕУ ГОЛЬНИКОВ .............................. .5 1. Тригонометрические функции уг юв т О' до 180' ......... . ' § 2. Т»‘орг*ма кос1!Я\хоз z ег • > , гвия . , , . ......... . . 1» i 3. Т* оромп скнусоз S ее • v ;и:твш1 -.....................- 20 i, 1. Решение треухо.тьнккои ............................ .... 2S ^ Ь. Примеиеш(е трягоЕОметричегк||х функций I. нахождению плопшдей .. . , ......................... 33 Ит -и и главы I .............................................. . -11^“ ГЛАВА II. ПРАВИЛЬНЫЕ МНОГОУГОЛЬНИКИ........................... .61 $ (I. (Чиканная п сшнсазная окру'жности п^ииш.лыюго мжзгоуюаьниж^ ... 63 § 7. /tniiHA окружности н TuiouMtAb крут...................... Птогн главы II..................................................71 ГЛАВА Uh ДЕКАРТОВЫ ЖЮРДШОЛТЫ НА ГМЮОК-ООТИ.......................Ж g It. 11]>о(1Ч'«йцше вадй'ш в коордлимшх......................КЗ S 11. Уршпк^пия (ноджнос'гк и прямой ........................НО S 10*. КЗОТОМ )^сх)рд)|щат........................* .. Нч'оги г.1|/шь) Ш ................................... Г,ПАПА IV. П5(Ш).ОТ>ШЧЮКИ:Е ПРЮЗ^РЛКОВАНИИ ...................113 \ '\. Дшожезшо..............................................111> ^ .12г, й ppentui cHMMO'j'piDi ....................1й:1 й 13. Поиоро'!' и 1иградлелыоо1'4 mipoxioo ...................120 S 14, Подобж-: фигур ....................................г *.. МО ^ И>*. Метод )’еометрИ'Уеоких ирообрлапношай................. 148 Ит<1ги главы IV ...............................................15Й ГЛАВА V. ВЕКТОРЫ НА ЛЛОСКО(ГГИ ................................163 § 10. Начальные сзед^кя о иекторах ...........................165 § 17. Сложение и вычитание век’Л)р<т .........................173 § 18. Умножение вектора на число. Скалярное про»1зведенне векторов ................................................IHO 10 V Векторный метол ......... . ...................... ... 189 Итоги главы V ...................... ......................... 198 ГЛ Ла^\ VI. НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ^Л^ЕОМЕГГРИИ...............206 ; 2<‘. Прямые а essocsoct» ' - . . ... ...... . . . ^ 21. Мч'-^*'гранннкЕ - - ■ ..... .................. - .ГС. • - Т“.^: spasiesss ....... ■ ......... ;г ; -W \1 ......................... .................... 3\ЛаЧИ на nOBTCg^EHHE -Г Р* Л ГЕогГЕТРШТ *-9 К-ТАСГ^-В. [РИЛоЖЕНИЯ 1Г п. -liJtf '/.v Е Д.ТЕНЛ OKp>:v:-. .' ■Гг!е 2. Пара.т.хь.'тън^ ’ коорлинаг . -Пр1' ' > 3. Нлложенне. г.гн; f! :♦ vii^f 4. Табднда .тз<>ч-н ОТВЕТЫ И УКАЗАНИЯ .... с Kpjxa -.г.- т ...вой -Ь-уА ; -м№ -. ............ •М4 грнческих функций ^-.0 i _ 248 т'КЛМКТНЫЙ УКАЗАТЕ.11Ь ....................................й.'|« П1лручник внлянай за рахунок Kounia видавннцтва. Продаж лозволсяо Н а,в/Ч1 а: .»1 э> п й и д а п н w Ш^ЛЮВА. Алла Пепгр1тт^ гсхтвотдыю ладим Волод\1.т1}ювич, тчшшшвський о ле1штдр Фелиишил, (■уРШОВ CepeMi Володимирович. ГБ0МКТР1Я.9клас 111дру*111як длязагальмо<к’.в1тн1х павчадьпнх заклад1в (роеШськик Mowjio) Флххят^^ резазттор Г. Ю. Brnpitc. Реддктор /.Л. Морела. Т«хж1*ппкД редактор А Я. Т<л^р^охл^6. Коректор И. Я. Ярогна Шд1Шсааоавдрук730.0$.09.ФсФЭ1ат 70^90 16. Шшр офес7И11Й. Гарягтура ТЛИtmih. Друк офсеткг^Т>г. хрук. арк. 16.72. Обя.*вах арк. 22.09. ТОВ ВидАнкншэо «Рагок». С«1додгао ДК М3322 sia 26.11.2006. 61071 XajHdB. «уд. Шбаип^кпд. 27, к. 136. Адреса регзкд^ 61145 Харю», аул. Koaci«tita. 21а. Тед. (05T>TI9'4S-65. тел., фаю: (057)719-58-67. Идя дзепж; 61045 Xapida, а/е3355. У-гттдт!; оСПое^тапок.кЬаНппг.оа •епг*Л1аок.со*.вж Плдрузйоеаеоу друзаршПП «Тр^адат». ж. Xaptds.sya. Карпами, 19. Tas. 757'98'16.703 12'21. Заж. I |^]^ГОЩЭЛЩ1ШЗВ ndpii.v\eAorpaMM Треугольник S=ah ah. П РЯГ»5 0>ТОЛЬН1Ж S^ab Прямоугольный тре>толышк '1 ,ivi:4: s Кполрат Трапедия S=-Ь)(р-с) р = a-rb-^e 1^ Г I ...и ■■I ;' окружжоепъ Ошилмнып четырехупж\1^||к Бипошюлк четырех>та\ы1ик УгЛЫ 8 ОКруЖНОСТН AMMB=-CM'MD "J3 Ci>'= GA- СВ РЛ РИ= PC-}Ф И Ф /гИШ 3BtiM4;HB9 rpaxxmonerptrttcnax :|>укхц«1А нгкоюрых I а 30^ 45* ВО* и Ь 81пп^— cosa= — е с а . Ъ iga»— ct«a=— ^ а зша cosa tga ctga Т V2 2 г 1 2 v3 Т >5 3 ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТОЖДЕСТВА ein*a-^cos*a=l tga = gin а cosa ctge = cosa sna