/
Author: Бутузов В.Ф. Кадомцев С.Б. Позняк Э.Г. Атанасян Л.С.
Tags: геометрия топология учебник
Year: 1987
Text
ГЕОМЕТРИЯ ПРОБНЫЙ УЧЕБНИК ДЛЯ 6 КЛАССА СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ Рекомендовано Министерством просвещения РСФСР Издание пятое, дополненное МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1987
ББК22.151Я72 Г36 Авторский коллектив: Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов; С. Б. Кадомцев, Э. Г. Позняк Издание подготовлено под- научным руководством академика А. Н. Тихонова Рецензенты: кабинет математики ЦИУУ (зав. кабинетом И. И. Юдина); лаборатория обучения математике НИИ школ МП РСФСР (зав. лабораторией Г. Л. Луканкин) В данное издание пробного учебника включена глава «Параллельные прямые» Геометрия: Проб. учеб, для 6 кл. сред. шк. / Л. С. Ата- ГЗб насян, В. Ф. Бутузов, С. Б. Кадомцев, Э. Г. Позняк.— 5-е изд., доп.— М.: Просвещение, 1987.—127 с.: ил. -4306020400—528 rrvaain -70 Г——34—письмо МП РСФСР ББК22.151я72 10о(0о)—87 @ Издательство «Просвещение», 1982 @ Издательство «Просвещение», 1987, с изменениями
ВВЕДЕНИЕ Геометрия, как и многие другие разделы математики, своими корнями уходит в далекое прошлое. Слово «геометрия» в переводе с греческого означает «землемерие». 'Такое низкание объясня- ется тем, что зарождение этого ^раздела математики было связано с различными измерительными работами, которые приходилось выполнять при разметке земельных участков, проведении дорог, строительстве зданий и других сооруже- ний. В результате этой деятель- ности появились и постепенно накапливались различные пра- вила, связанные с геометриче- скими измерениями и построе- ниями. Таким образом, геомет-' рия возникла на основе практи- ческой деятельности людей и в начале своего развития слу- жила в основном практическим целям. В дальнейшем геометрия сформировалась как самостоя- тельная наука, занимающаяся изучением геометрических фи- гур. На уроках математики в IV и V классах мы познакомились с некоторыми геометрическими фигурами и представляем себе, что такое точка, прямая, отре- зок, луч, угол (рис. 1), как они могут быть расположены отно- сительно друг друга. Мы зна- комы с такими фигурами, как треугольник, квадрат, круг, па- раллелепипед (рис. 2); знаем, Круг Параллелепипед Рис. 2 з
как измеряются отрезки с по- мощью линейки с миллиметро- выми делениями и как изме- ряются углы с помощью транс- портира. Теперь нам предстоит расширить и углубить наши знания о геометрических фигу- Рис. з рах. Мы познакомимся с новы- ми фигурами и со многими свойствами уже известных нам фигур. Школьный курс геометрии делится на планиметрию и стерео- метрию. В планиметрии рассматриваются свойства фигур на плоскости. Примерами таких фигур являются отрезки, треуголь- ники, прямоугольники. В стереометрии изучаются свойства фигур в пространстве, таких, как параллелепипед, шар, цилиндр (рис. 3). Мы начнем изучение геометрии с планиметрии.
Глава I НАЧАЛЬНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ $ 1. ПРЯМАЯ И ОТРЕЗОК 1. Точки, прямые, отрезки. Вспом- ним, что нам известно о точках и пря- мых. Мы знаем, что для изображения прямых на чертеже пользуются линей- кой (рис. 4), но при этом изображается лишь часть прямой, а всю прямую мы представляем себе продолженной бес- конечно в обе стороны. Обычно прямые обозначают малыми лдтинскими буква- ми, а точки — большими латинскими буквами. На рисунке 5 изображены пря- мая а и точки А, В, С и D. Точки А и В лежат на. прямой а, а точки С и D не ле- жат на этой прямой. Можно ска- зать, что прямая а проходит через точки Л и В, но не проходит через точки Си D. Заметим, что через точки Л и В нельзя Изображение ' прямой на чертеже Рис. 4 Прямая и точки Рис. 5 провести другую прямую, не совпадаю- щую с прямой а. Вообще, через любые две точки можно провести прямую, и притом только одну*. Рассмотрим теперь две прямые. Если они не имеют общих точек, как, напри- мер, прямые а и Ь на рисунке 6, то гово- рят, что они не пересекаются. Если две ♦ Здесь и в дальнейшем, говоря «две точки», «три точки», «две прямые» и т. д., будем Прямые а и b не пересекаются Прямые р и q пересекаются Рис. 6 считать, что эти точки, прямые различны. 5
-----•' • прямые имеют общую точку, то а) говорят, что они пересекаются. На рисунке 6 прямые р и у пересекаются 4 # в точке О. Две прямые не могут иметь • '• больше одной обще» топки. В самом Отрезок АВ деле, если бы две прямые имели две jy общие точки, то каждая из дрямых проходила бы через эти точки. Но че- Рис. 7 рез две точки проходит только одна прямая. Таким образом, можно сделать вывод; две прямые либо не имеют общих точек, либо имеют только одну общую точку. Прямую, на которой отмечены две, точки, например А и В, иногда обозначают двумя буквами; АВ или ВА. Вместо слов: «точка А лежит на прямой а» — используют запись: А£а,а вместо слов: «точка В не лежит на прямой а» — запись В£а. На рисунке 7,а выделена часть прямой, ограниченная двумя точками. Такая часть прямой называется отрезком. Точки, огра- ничивающие отрезок, называются его концами. На рисунке 7,6 изображен отрезок с концами Л и В. Такой отрезок обознача- ется АВ или ВА. Отрезок АВ содержит точки Л и В и все точки прямой АВ, лежащие между Л и В. 2. Провешивание прямой на местности. Решим такую зада- чу: с помощью данной линейки построить такой отрезок, который длиннее этой линейки. С этой целью приложим к листу бумаги ли- нейку и отметим точки Л и В и какую-нибудь точку С, лежащую между( Л и В (рис. 8, а). Затем передвинем линейку вправо так, чтобы ее левый конец оказался около точки С, и отметим точку D около правого конца линейки (рис. 8, б). Точки Л, В, С и D лежат на одной прямой. Если мы проведем теперь отрезок АВ, а затем отрезок BD, то получим отрезок AD, более длинный, чем линейка. А________________С В I* I I Г I I I * I I I I I I Г“Н 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 °) А________________С___________________В____________Д П—I—I—I—I----1—I-1—I—I I I I I ГТ о 1 2 3 4- 5 6 7 8 9 Ю 11 12 13 14 15 Рис. 8 6
Аналогичный прием используется для «проведения» длинных отрезков прямых на местности. Он состоит в следующем. Сначала ставят две вехи — шесты длиной около 2м — в какие-то трчки А и В. Третью веху ставят так, чтобы вехи, стоящие в точках А и В, закрывали ее от наблюдателя, нахо- дящегося в точке А (точка С на рисунке 9). Следующую веху ставят так, чтобы ее закрывали вехи, стоящие в точках В и С, и т. д. Ясно, что таким способом можно построить сколь угодно длинный отрезок прямой. Описанный прием называется провешиванием прямой (от слова «вела»). Он широко используется на практике, например при рубке лесных просек, при прокладывании трассы шоссейной или желез- ной дороги, линий высоковольтных передач и т. д. Практические задания 1. Проведите прямую, обозначьте ее буквой а и отметьте точки А и В, лежащие на этой прямой, и точки Р, Q и /?, не лежащие на ней. Опишите взаимное расположение точек А, В, Р, Q, R и прямой а, используя символы f 2. Опишите взаимное расположение то- чек и прямых, изображенных ига ри- сунке 10, используя символы С и £. 3. Назовите все пары пересекающихся прямых, изображенных на рисун- ке 11. 4. Отметьте три точки А, В и С, не ле- жащие на одной прямой, и прове- дите прямые АВ, ВС и СА. 5. Проведите три прямые так, чтобы каждые две из них пересекались. Обозначьте все точки пересечения этих прямых. Сколько получилось точек? Рассмотрите все возможные случаи. 6. Отметьте четыре точки А, В, С, D так, чтобы точки А, В, С лежали на одной 7
прямой, а точка D не лежала на ней. Через каждую пару точек проведите прямую. Сколько получилось прямых? 7. Отметьте четыре точки так, чтобы никакие три не лежали на одной прямой. Проведите все прямые, проходящие через пары этих точек. Сколько таких прямых можно провести? 8. Проведите прямую а и отметьте на ней точки А и В. Отметь- те точку М прямой а, лежащую между точками А и В. За- тем на прямой а отметьте точку Р такую, чтобы точка А ле- жала между точками Р и В, и точку Q такую, чтобы точка В лежала между точками А и Q. 9. Проведите прямую а и отметьте на ней точки А и В. Отметьте: а) точки М и N, лежащие на отрезке АВ', б) точки Р и Q, лежа- щие на прямой а, но не лежащие на отрезке АВ', в) точки Р и S, не лежащие на прямой а. 10. На рисунке 12 изображена прямая, на ней отмечены точки А, В, С и D. Назовите все отрезки: а) на которых лежит точ- ка С; б) на которых не лежит точка В. ' § 2. ЛУЧ И УГОЛ 3. Луч. На рисунке 13 на прямой а отмечена точка О. Она разделяет прямую а на две части, одна из которых выделе- на жирной линией. Каждая из этих частей называется лучом, исходящим из точки О . Точка О называется началом каждого из лучей. - А , С В D Лучи обозначаются либо малыми ’ * * * латинскими буквами (например, луч h на рисунке 14, а), либо двумя боль- £_____________________ шими латинскими буквами, первая из Точка О разделяет прямую на два луча Рис. 13 _____________________h Луч h а) О А /1уч ОА S) Рис. 14 которых обозначает начало луча, а вторая — какую-нибудь точку на луче (например, луч ОА на рисунке 14,6). Два луча с общим началом, распо- ложенные на одной прямой, называются дополнительными. На рисунке 15 изо- бражены дополнительные лучи ОА и ОВ. 4. Угол. Напомним, что угол — это геометрическая фигура, которая со- стоит из точки и двух лучей, исходящих 8 /
из этой точки. Лучи называются сторонами угла, а их общее нача- ло — вершиной угла. На рисун- ке 16 изображен угол с верши- ной О и сторонами h и k. На сторо- нах отмечены точки А и В. Этот угол обозначают так: Z~hk, или Z.AOB, или Z.O. Угол называется развернутым, если его стороны являются до- полнительными лучами. На рисун- ке 17 изображен развернутый угол с вершиной С и сторонами Р И ?. Любой угол разделяет пло- скость на две части. Если угол не- развернутый, то одна из частей называется внутренней, а дру- гая — внешней областью этого угла (рис. 18, а). На рисунке 18, б изображен неразвернутый угол. Точки Л, В, С лежат внутри этого угла (т. е. во внутренней области угла), точки D и Е — на сторо- нах угла, а точки Р и Q — вне угла (т. е. во внешней области угла). Фигуру, состоящую из угла и его внутренней области, иногда также называют углом; Луч, кото- рый исходит из вершины неразвер- нутого угла и проходит внутри уг- ла, делит этот угол на два угла. На рисунке 19, а луч ОС делит угол АОВ на два угла АОС и СОВ. Если угол АОВ развернутый, то любой луч ОС, не совпадающий с лучами О А и ОВ, делит этот угол на два угла АОС и СОВ (рис. 19, б). А О В Лучи ОА и ОВ дополнительные Рис. 15 Рис. 16 Р С д Развернутый угол Рис. 17 Луч ОС делит угол АОВ на два угла: ЛАОС и /LCOB Рис. 19 9
Прмсмчеоам^ адммм» \11. Проведите прямую а и отметьте на ней точки 01 и 0%. Покажите на Р рисунке два луча прямой а, исходя- щие из точек 0< и Oj, такие, что: К а) они не имеют общих точек; б) все Рис. 20 точки одного луча лежат на другом луче. 12. Перечертите рисунок 20 в тетрадь и проведите лучи, допол- нительные к лучам k, hap. 13. Начертите три неразвернутых угла и обозначьте их так: Z-AOB, Z_hk, Z.M. 14. Начертите два развернутых угла и обозначьте их буквами. 15. Начертите три луча h, k и I с общим началом. Назовите все углы, образованные данными лучами. 16. Начертите неразвернутый угол hk. Отметьте две точки внутри этого угла, две точки вне этого угла и две точки на сторонах угла. 17. Начертите неразвернутый угол АОВ и: а) луч ОС, который делит угол АОВ на два угла; б) луч OD, который не делит угол АОС на два угла. 18. Начертите три луча с общим началом так, чтобы: д) один из них делил угол, образованный двумя другими лучами, на два угла; б) ни один из них не делил угол, образованный двумя другими лучами/на два угла. 19. Начертите развернутый угол и проведите луч, который делит этот угол на два угла. 20. Начертите неразвернутый угол. Отметьте точки А и В так, чтобы: а) все точки- отрезка АВ лежали внутри угла; б) все точки отрезка АВ лежали вне угла. Вопросы и задачи 21. На каждом из рисунков 21, а и б найдите все пары дополни- . тельных лучей. 22. По данным рисунка 22 выясните, являются ли дополнитель- ными следующие лучи: а) BE и BD; б) BE и CD; в) ВН и BE; г) АН и АН; Д) АС и AM; е) CN и СМ. - 23. Точка К лежит между'точками М и N. Из лучей ЛГ/С, KN, NM и КМ выберите все пары дополнительных лучей. 10
Рис. 23 24. Точки А и В лежат на дополнительных лучах с общим началом О. а) Лежат ли точки Л, В и О на одной прямой; б) ле- жит ли точка О на отрезке АВ? 25. На каждом из рисунков 23, а — е изобра- жены два луча: луч k\ с началом в точ- ке 01 и луч &2 с началом в точке О2. Какие пары этих лучей образуют углы? Выделите среди них развернутые углы. 26. Сколько углов образуется при пересече- нии двух прямых? 27. Какие из точек, изображенных на рисун- ке 24, лежат внутри угла hk, а какие — вне этого угла? 28. Какие из лучей k\, k2, k3, k4, k$, изобра- женных на рисунке 25, делят угол АОВ на два угла? и
§ 3. СРАВНЕНИЕ ОТРЕЗКОВ И УГЛОВ 5. Равенство геометрических фигур. Среди окружающих нас предметов встречаются такие,' которые имеют одинаковую форму и одинаковые размеры. Такими предметами являются, например, два одинаковых листа бумаги, две одинаковые книги, два одинако- вых автомобиля. В геометрии две фигуры, имеющие одинаковую форму и одинаковые размеры, называют равными. На рисунке 26 изображены фигуры Ф1 и Ф2. Чтобы установить, равны они или нет, поступим так. Скопируем фигуру Ф1 на кальку. Передвигая кальку и накладывая ее на фигуру Ф2 той или другой стороной, попытаемся совместить копию фигуры Ф1 с фигурой Ф2. Если они совместятся, то фигура Ф1 равна фигуре Ф2. Мы можем представить себе, что на фигуру Ф2 накладывается не копия фигуры Фь равная этой фигуре, а сама фигура Ф1. Поэто- му в дальнейшем будем говорить о наложении самой фигуры (а не копии) на другую фигуру. Итак, две геометрические фигуры называются равными, если их можно совместить наложением. 6. Сравнение отрезков и углов. На рисунке 27, а изображены два отрезка. Чтобы установить, равны они или нет, наложим один отрезок на другой так, чтобы конец одного отрезка совместился с концом другого (рис. 27, б)/Если при этом два других конца также совместятся, то отрезки полностью совместятся, значит, они равны. Если же два других конца не совместятся, то меньшим считается тот отрезок, который составляет часть другого. На Рис. 26 Рис. 27 12
рисунке 27, в отрезок АС составляет часть отрезка АВ. поэтому отрезок АС меньше отрезка АВ (АС<АВ). Точка отрезка, делящая его по- полам, т. е. на два равных отрезка, называется серединой отрезка. На ри- сунке 28 точка С — середина отрез- ка АВ. На рисунке 29, а изображены нераз- вернутые углы 1 и 2. Чтобы установить, равны они или нет, наложим один угол на другой так, чтобы сторона одного угла совместилась со стороной другого, а две другие стороны оказались по одну сторону от совместившихся сто- рон (рис. 29, б). Если две другие сто- роны также совместятся, то углы пол- ностью совместятся, значит, они равны. Если же две другие стороны не сов- местятся, то меньшим считается тот угол, который составляет часть друго- го. На рисунке 29, б угол 1 составляет часть угла 2, поэтому Z.1<Z_2. Ясно, что неразвернутый угол со- ставляет часть развернутого (рис. 30), поэтому развернутый угол больше лю- бого неразвернутого угла. Любые два развернутых угла, очевидно, равны. Луч, делящий угол пополам, т. е. на два равных угла, называется биссектри- сой угла. На рисунке 31 луч I — бис- сектриса угла hk. Практические задания 29. На рисунке 32 изображено не- сколько фигур. Скопируйте фигу- ру Ф на кальку и наложением най- дите на том же рисунке фигуры, равные фигуре Ф. Д С В АС=СВ Точка С — середина отрезка АВ Рис. 28 Неразвернутый угол СОВ составляет часть развернутого угла АОВ Рис. 30 ZA/=Z/k Луч1-йиссектриса угла hn Рис. 31 13
Рис. 32 Рис. 33 Рис. 34 30. На рисунке 33 изображены отрезки. Пользуясь циркулем, найдите: а) отрезки, равные отрезку АВ\ б) отрезки, которые меньше отрезка ЛВ; в) отрезки, которые больше отрезка АВ. 31. Начертите отрезки АВ, CD и EF так, чтобы АВ> CD, CD>EF. 32. Начертите квадрат ABCD и с помощью циркуля убедитесь в том, что АС>АВ, CD<BD. 33. Скопируйте на кальку угол hk, изображенный на рисунке 34. Наложением найдите на том же рисунке: а) углы, равные углу hk\ б) углы, которые больше угла hk\ в) углы, которые меньше угла hk. Вопросы и задачи 34. На луче h от его начала О отложены отрезки ОА и ОВ так, что точка А лежит между О и В. Сравните отрезки ОА и ОВ. 35. На луче с началом О отложены отрезки О А, ОВ и ОС так, что точка В лежит между точками О и Л, а точка Л — между точками О и С. Сравните отрезки ОВ и ОА, ОС-н ОА, ОВ и ОС. 36. Точка О является серединой отрезка АВ. Можно ли совместить наложением отрезки: а) ОА и ОВ', б) ОА я ЛВ? 37. На рисунке 35 отрезки АВ, ВС, CD иЛЕ равны. Укажите: а) середины отрезков АС, АЕ и СЕ; б) отрезки, серединой
которых является точка С; в) отрез- ке, серединой которых является точка D. 38, Луч ОВ делит угол ДОС на., два угла. Сравните углы АОВ и ДОС. 39. Луч I — биссектриса угла hk. Мож- но ли совместить наложением углы: а) М и Ik; б) hl. и hk? 40. На рисунке 36 углы, обозначенные цифрами, равны. , а) Укажите бис- сектрису каждого из следующих углов: ДОС, BOF и АОЕ; б) ука- жите все углы, биссектрисой кото- рых является луч ОС. § 4. ИЗМЕ НИЕ ОТРЕЗКОВ 7. Длина отрезка. В практической деятельности часто имеют дело с измерением отрезков. Измерениеотрезков основано на срав- нении их с некоторым отрезком, принятым за единицу измерения (его называют также масштабным отрезком). Если, наиример, за единицу измерения принят сантиметр, то для определения длины отрезка узнают, сколько раз в этом отрезке укладывается санти- метр. На рисунке 37 в отрезке АВ сантиметр укладывается ровно два раза*. Это означает, что длина отрезка АВ равна' 2 см. Обычно говорят кратко: «Отрезок АВ равен 2 см» — и пишут: АВ —2 см. Может оказаться так, что отрезок,- принятый за единицу измерения, не укладывается целое число раз в измеряемом отрез- ке — получается остаток. Тогда единицу измерения делят на рав- ные части, обычно на 10 равных частей, и находят, сколько раз одна такая часть укладывается в остатке. Например, на рисунке 37 в отрезке АС сантиметр укладывается 3 раза, и в остатке ровно * Этот рисунок выполнен в масштабе 2:1. 1см •------нжвд АВ^2см, АС = 3,4 су, АО~3,8см ' Рис. 37
4 раза укладывается одна десятая часть сантиметра, (миллиметр), поэтому длина отрезка АС равна 3,4 см. Возможно, однако, что и взятая часть единицы измерения (в данном случае миллиметр) не укладывается в остатке целое число раз, и получается новый остаток. Так будет, например, с отрезком AD на рисунке 37, в котором сантиметр укладывается три раза с остатком, а в остатке миллиметр укладывается восемь раз вновь с остатком. В таком случае говорят, что длина отрезка AD приближенно равна 3,8 см. Для более точного измерения этого отрезка указанную часть единицы измерения (миллиметр) можно разделить на 10 равных частей и продолжить процесс измерения. Мысленно этот процесс можно продолжать и дальше, измеряя длину отрезка со все большей точностью. На практике, однако, пользуются приближенными значениями длин отрезков. За единицу измерения можно принимать не только сантиметр, но и любой другой отрезок. Выбрав единицу измерения, можно измерить любой отрезок, т. е. выразить его длину некоторым поло- жительным числом. Это число показывает, сколько раз единица измерения и ее части укладываются в измеряемом отрезке. Если два отрезка равны, то единица измерения и ее части укла- дываются в этих отрезках одинаковое число раз, т. е. равные отрезки имеют равные длины. Если же один отрезок меньше дру- гого, то единица измерения (или ее, часть) укладывается в этом отрезке меньшее число раз, чем в другом, т. е. меньший отрезок имеет меньшую длину. На рисунке 38 изображен отрезок АВ. Точка С делит отрезок на два отрезка: АС и СВ. Мы видим, что АС=3 см, СВ—2,7 см, ЛВ = 5,7 см. Таким образом, АС-\-СВ=АВ. Ясно,, что и во всех других случаях, если точка делит отрезок на два отрезка, то длина всего отрезка равна сумме длин этих двух отрезков. Длина отрезка называется также расстоянием между концами этого отрезка. А С В 2Н11|НН|1111|11Н|1111|НН|1111|1Н1|1Ш|1Н1|1^1Тп[ 0 1 2 3 4 5 6 АС+СВ-АВ Рис. 38 16
8. Единицы измерения. Измерительные инструменты. Для измерения отрезков и нахождения .расстояний на практике ис- пользуют различные единицы измерения. Стандартной международной единицей измерения выбран метр — отрезок, при- ближенно равный - * части земно- ж 40 000 000 го меридиана. Эталон метра в виде спе- циального металлического бруса хранится в Международном бюро мер и весов во Франции. Копии эталона хранятся в дру- гих странах, в том числе и в СССР. Один метр содержит сто сантиметров. В одном сантиметре десять миллиметров. При измерении небольших расстояний, например расстояния между точками, изображенными на листе бумаги, за еди- ницу измерения принимают сантиметр или миллиметр. Расстояния между отдель- ными предметами в комнате измеряют в метрах, расстояния между населенными пунктами — в километрах (1 км равен 1000 м). Используются и другие единицы измерения например дециметр (1 дм ра- вен 10 см), морская миля (1 миля равна 1,852 км). В астрономии для измерения очень больших расстояний за единицу измерения принимают световой год, т. е. путь, который свет проходит в течение одного года. На практике для измерения расстояний Штангенциркуль Рис. 39 пользуются различными инструментами. рИс. 40 Например, в техническом черчении упот- ребляется масштабная миллиметровая линейка. Для измерения диаметра трубки используют штангенциркуль (рис. 39). С его по- мощью можно измерять расстояния с точностью до 0,1 мм. Для измерения расстояний на местности пользуются рулеткой (рис. 40), которая представляет собой ленту с нанесенными на ней делениями. 17
Практические задания D 41. Измерьте ширину и длину учебника геометрии и выразите их в санти- метрах, и в миллиметрах. 42. Начертите несколько отрезков и а помощью масштабной линейки най- дите их длины в сантиметрах, а затем- выразите длины, в милли- метрах. 43. Найдите длины всех отрезков, изо- браженных на рисунке 41,. если за РиС 41 единицу, измерения принят отре- зок 44. Начертите отрезок АВ и луч ft. Пользуясь масштабной линей- кой, отложите на луче Л от его начала отрезки,- длины которых Равны 2ДВ, ±-АВ и ±-АВ. 45. Начертите неравные отрезки АВ и CD и с помощью масштаб- ной линейки отметьте середины этих отрезков. 46. Начертите прямую и отметьте на ней две точки А и В. С по~ мощью масштабной линейки отметьте точки С и D так, чтобы точка В была серединой отрезка АС, а точка D — серединой отрезка ВС. Вопросы и задачи 47. Длины двух отрезков равны. Равны ли сами отрезки? 48. Среди отрезков АВ, CD, EF, K.L и MN укажите пары равных отрезков, если известно, что ЛВ=3 см, CD=8 см, EF=3 см, /<£=3 мм, MJV=80 мм. 49. Точка В-делит отрезок АС на два отрезка. Найдите длину отрезка АС, если АВ —7,8 см, ВС = 5 мм. 50. Точка В делит отрезок АС на два отрезка АВ=2 мм, ВС= 10 см. Выразите длину отрезка АС в миллиметрах и сантиметрах. 51. Точка В лежит на отрезке АС. Найдите длину отрезка ВС, если: а) АВ=3,7 см, АС=7,2 см; б) АВ = 4 мм, АС=4 см. 52. Точка В лежит между’точками А и С, а точка С — между ' точками А и D. Найдите AD, если АВ=3 см, ВС= 1,5 см, CD= 10 см. 18
53. Точка С лежит между точками А и В, а точка В — между точками С и D. Найдите AD, если ЛС=^4,8 см, ВС—\,7 см, BD=9,5 см. 54. На прямой отмечены точки А, В, С и D (рис. 42). Найдите АС, если!CD=2,6 см, DB = 4 см, АВ = 12,6 см. A BCD Ц.. п........ ....... II • I Рис.- 42 55. Точки-Л, В и С лежат на одной прямой. Известно, что АВ —12 см, ВС= 13,5 см. Какой может быть длина отрез- ка Л С? 56. Точки В, D и М лежат на одной прямой. Известно, что ВО=7 см, ЛЮ = 16 см. Каким может быть расстояние ВЛ1? 57. Лежат ли точки Л, В'И С на одной прямой, если ЛС=5 см, ЛВ=3 см, ВС=4 см? Решение. Если точки Л, В и С лежат на одной прямой, то больший из отрезков АВ, ВС и АС равен сумме двух дру- гих. По условию больший из данных отрезков (отрезок АС) равен 5 см, а сумма двух других (ЛВЧ-ВС) равна 7 см. По- этому точки Л, В и С не лежат на одной прямой. 58. Точка В лежит между точками Л и С, а точка С — между точками В и D, причем АВ —CD. Сравните отрезки АС и BD. 59. Точка С — середина отрезка АВ, точка О — середина отрез- ка АС. а) Найдите АС, СВ, АО и ОВ, если ЛВ=2 см; б) найдите АВ, АС, АО и ОВ, если СВ=3,2 м. 60. На прямой отмечены точки О, А и. В так, что точка О лежит между точками Л и В, ОЛ = 12 см, ОВ=9 см. Найдите расстояние между серединами отрезков ОА и ОВ. Решите эту -же задачу для случая, когда точка О не лежит между точка- ми Л и В. 61. Отрезок, длина которого равна а, разделен произвольной точкой на два отрезка. Найдите расстояние между серединами этих отрезков. 19
62. Отрезок, равный 28 см, разделен на три неравных отрезка. Расстояние между серединами крайних отрезков равно 16 см. Найдите длину среднего отрезка. 63. Точка С — середина отрезка ЛВ, равного 64 см. На луче СА взята точка D так, что СО =15 см. Найдите длины отрезков ВО и ОЛ. 64. Расстояние между Москвой и Ленинградом равно 650 км. Город Калинин находится между Москвой и Ленинградом в 170 км от Москвы. Найдите расстояние между Калинином и Ленинградом, считая, что все три города расположены на одной прямой. § 5. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ 9. Градусная мера угла. Измерение углов аналогично измере- нию отрезков — оно основано на сравнении их с некоторым углом, принятым за единицу измерения. Обычно за единицу измерения v 1 углов принимают градус — угол, равный части разверну- того угла. Положительное число, которое показывает, сколько раз градус и его части укладываются в данном угле, называется градусной мерой угла. Для измерения углов используется транс- портир (рис. 43). На рисунке 44, а изображен угол ЛОВ, градусная мера которого равна 150°. Обычно говорят кратко: «Угол ЛОВ равен 150°» — и пишут: 2.Л0В = 150°. На рисунке 44, б угол hk равен 40° (2.ЛЛ=40°). - часть градуса называется минутой, а часть минуты — секундой. Минуты обозначают знаком «'», а секунды — Транспортир Рис. 43 20
Рис. 45 Прямой Острый угол угол Рис. 46 знаком <">. Например, угол в 60 градусов, 32 минуты и 17 секунд обозначается так: 60°32'17". Если два угла равны, то градус и его части укладываются в этих углах одинаковое число раз, т. е. равные углы имеют равные градусные меры. Если же один угол меньше другого, то в йем гра- дус (или его части) укладывается меньшее число раз, чем в дру- гом угле, т. е. меньший угол имеет меньшую градусную меру. Так как градус составляет часть развернутого угла, то развернутый угол равен 180°. Неразвернутый угол меньше 180°, т. к. он меньше развернутого. На рисунке 45 изображены лучи с началом в точке О. Луч ОС дейит угол АОВ на два угла: АОС и СОВ. Мы видим, что Z-AOC= =40°, АСОВ = 120°, Z.AOB — 160°. Таким образом, Z.AOC+ + Z_COB = Z.AOB. Ясно, что и во всех других случаях, если луч делит угол на два угла, то градусная мера всего угла равна сумме градусных мер этих углов. Угол называется прямым, если он равен 90° (рис. 46, а), острым, если он меньше 90°, т. е. меньше прямого угла (рис. 46,6), тупым, если он больше 90°, но меньше 180°, т. е. больше прямого, но меньше развернутого угла (рис. 46,'в). 10. Смежные и вертикальные углы. Два угла, у которых одна сторона общая, а две другие являются дополнительными лучами, называются смежными. На рисунке 47 углы АОВ и ВОС — смеж- 21
ные. Так как лучи ОА и ОС образуют развернутый угол, то /.ЛОВ + Z. ВОС = 2.Л0С== 180°. Таким образом, сумма смеж- ных углов равна 180°. Два угла называются вертикальными,*если стороны одного угла являются дополнительными лучами сторон другого. На ри- сунке 48 углы 1 и 3, а также углы 2 и 4 — вертикальные. О Астролябия Рис. 49 Угол 2 является смежным как с уг- лом 1, так и с углом 3. По свойству смежных углов Z. 1 + Z.2 = 180° и Z.3 + Z.2= 180°. Отсюда получаем: /1 = 180°-/2, /3= 180°-/2. Та- ким образом, градусные меры углов 1 и 3 равны. Отсюда следует, что и сами углы равны. Итак, вертикальные углы равны, 11. Измерение углов на местности. Измерение углов на местности произ- водится с помощью специальных при- боров. Простейшим из них является астролябия (рис. 49). Она состоит из двух частей: диска, разделенного на градусы, и вращающейся вокруг центра линейки (алидады). На концах али- дады находятся два узких окошечка, которые используются для установки линейки в определенном направле- нии. Для того чтобы измерить угол АОВ на местности, треножник с астроля- бией устанавливают так, чтобы отвес, подвешенный к центру круга, находил- ся точно над точкой О. Затем вра- щают алидаду так, чтобы направить ее вдоль одной из сторон АО или ОВ, и отмечают деление, против кото- рого находится указатель алидады. Далее поворачивают алидаду, направ- ляя ее вдоль другой стороны измеряе- мого угла, и отмечают деление, против которого окажется указатель алидады.
Разность отсчетов и дает градусную меру угла АОВ. Для более точных измерений углов на местности используются более совер- шенные приборы. На рисунке 50 изо- бражен один из них — теодолит. Этот прибор применяется, например, при съемке топографических карт. Измере- ние углов с определенной точностью требуется в различных разделах науки и техники, например в астрономии при определении положения небесных тел. Очень важно с достаточной точностью измерять углы при определении поло- жения спутников на орбитах. Для этой цели конструируются специальные при- боры. Данные, лолученные с помощью этих- приборов,- обрабатываются на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ). Теодолит Рис. 50 Практические задания 65. Начертите три неразвернутых угла и один развернутый угол и обозначьте их так;/.ЛОВ, Z.CDE, Z.hka Z.MNP. С помощью транспортира измерьте углы и запишите результат измерений. 66. Начертите луч ОЛ и с помощью транспортира отложите от луча ОА углы АОВ, АОС и AOD так, чтобы АОВ=23°, А АОС=67°, /ЛО£)= 138°. 67. Начертите угол hk и луч ОА: Пользуясь транспортиром, отложите от луча ОА угол, равный углу hk. 68. Начертите угол, равный 70°, и с помощью транспортира проведите его биссектрису. 69. Начертите угол АОВ и с помощью транспортира проведите луч ОС так, чтобы луч ОА являлся биссектрисой угла ВОС. Всегда ли это выполнимо? 70» С помощью транспортира начертите три угла: острый, пря- мой и тупой. 71. Начертите острый угол АОВ и на прямой О В отметьте точку D так, чтобы точка О лежала между точками В и D. Сравните углы АОВ и AOD. 23
72. Начертите три угла: острый, прямой и тупой. Для каждого из них начертите смежный угол. 73. Начертите смежные углы,'с помощью транспортира проведите их биссектрисы и измерьте угол между ними. 74. Начертите неразвернутый угол hk. Постройте угол hiki так, чтобы углы hk и hiki были вертикальными. Вопросы и задачи Рис. 52 75. Градусные меры двух углов равны. Равны ли сами углы? 76. На рисунке 51 изображены лучи с общим началом О. а) Найдите градусные меры углов АОХ, BOX, АОВ, СОВ, DOX; б) назовите углы, равные 20°; в) назо- вите равные углы; г) назо- вите все углы со стороной ОА и найдите их градусные меры. 77. Известно, что Z.hiki = 57°, 4М2=180°, 4/i3fe3=174°, Z./t4&4 = 90°. Какой из этих углов является острым, пря- мым, тупым и развернутым? 78. Луч ОЕ делит угол АОВ на два угла. Найдите: а) , 4АОВ, если 4АОЕ =44°, 4ЕОВ = 77°; б) Z.EOB, если 4 ЛОЕ=56°, Х.АОВ= = 110°; в) Z.AOB, если X. АОЕ—12°37', Х.ЕОВ = = 108о25'; г) 4АОЕ, если 4ЕОВ=89°52', 4ЛОВ = = 176°. 79. Луч ОС делит угол АОВ на два угла. Найдите угол СОВ, если Z.AOB = 78°, а угол А ОС на 18° меньше угла ВОС. 24
80. Луч ОС делит угол АОВ на два угла. Найдите угол АОС, если Х.АОВ = 155° и угол АОС на 15° больше угла СОВ. 81. Угол АОВ является частью угла АОС. Известно, что Z_AOC = = 108°, Z.AOB—3 А ВОС. Найди- те угол АОВ. 82. На рисунке 52 изображены четыре луча с общим началом. Сколько углов образуют эти лучи? Назовите их. Если углы ВАС и DAE равны, то есть ли еще равные углы на этом рисунке? 83. Укажите пары равных углов на ри- сунке 53. 84. Лучи ОВ и ОС лежат по разные стороны от прямой ОА. Является ли луч ОА биссектрисой угла ВОС, если: a) Z.AOB = 38°, Z.AOC= =38°; б) ^ЛОВ = 30°, ААОС= = 40°; в) Z.AOB=AO°, ААОС= = 45°; г) ЛЛОВ = 80°, Z.AOC= = 80°; д) ААОВ= 110°, 2.Л0С = = 110°. 85. На рисунке 54 угол AOD — прямой, Z.AOB= АВОС= Z.COD. Найди- те угол, образованный биссектриса- ми углов ЛОВ и COU. 86. На рисунке 55 луч OV является биссектрисой угла ZOY, а луч OU — биссектрисой угла XOY. Найдите угол XOZ, если ZOOV=80°. 87. Луч I является биссектрисой нераз- вернутого угла hk. Может ли угол hl быть прямым или тупым? 88. Укажите смежные углы на рисун- ке 56. 89. Найдите угол, смежный с углом д) Рис. 56 25
АВС, если: а) ЛАВС = 11Г°; 6) Z. ABC=90°; в) Z.ABC= 15°; г) Z.ABC =179°. 90. Один из смежных углов прямой. Каким (острым, прямым, тупым) является другой угол? 91. Один из смежных углов острый. Каким (острым, прямым, тупым) является другой угол? 92. Найдите смежные углы hk и kl, если: a) Z_hk меньше Z.kl на 40°; б) Z_hk больше Z.kl на 120°; в) Z_hk больше Z.kl на 47° 18'. 93. Найдите смежные углы hk и kl, если: a) Z.hk = SZ.kl‘, 94. На рисунке 57 углы BOD и COD равны. Найдите угол AOD, если Z. СОВ = 148°. 95. Даны два равных угла. Равны ли смежные с ними углы? 96. У кажите вертикальные углы на ри- сунке 58. 97. На рисунке 59 изображены углы 1, 2, 3 и 4. Найдите: а) углы 1, 3 и 4, если Z.2=117°; б) углы 1, 2 и 4, если Z.3=43°27'. 98. Какими (острыми, прямыми, ту- пыми) являются вертикальные уг- лы, если их сумма: а) меньше 180°; б) равна 180°; в) больше 180°? 99. При пересечении двух прямых об- разовались четыре неразвернутых угла. Найдите эти углы, если: а) сумма двух из них равна 114°; б) сумма трех углов равна 220°. 100. На рисунке 59 изображены углы 1, 2, 3 и 4. Найдите каждый из углов, если: a) Z2-bZ4 = 220°; б) 3(Z. 1 + Z.3)= Z2+ Z.4; в) Z2-Zl=30°. 26
101. На рисунке 60 изображены три прямые, пересекающиеся в точке О. Найдите сумму углов: Z. 1 + Z.2+Z.3. 102. На рисунке 61 Z.AOB = 50°, /L FOE —70°. Найдите углы АОС, BOD, СОЕ и COD. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ К ГЛАВЕ I 1. Сколько’ прямых можно провести через две точки? 2. Сколько общих точек могут иметь две прямые? 3. Какая фигура называется отрезком? 4. Объясните, что такое луч. Как обозначаются лучи? 5. Какие лучи называются дополнительными? 6. Какая фигура называется углом? Что такое вершина и сто- роны угла? 7. Какой угол называется развернутым? 8. Какие фигуры называются равными? 9. Как сравнить два отрезка? 10. Какая точка называется серединой отрезка? 11. Как сравнить два угла? 12. Какой луч называется биссектрисой угла? 13; Точка С делит отрезок АВ на два отрезка. Как найти длину отрезка АВ, если известны длины отрезков АС и СВ? 14. Какие единицы измерения отрезков вы знаете? 15. Какими инструментами пользуются для измерения рас- стояний? 16. Какие единицы измерения углов вы знаете? 17. Луч ОС делит угол АОВ на два угла. Как найти угол АОВ, если известны углы АОС и СОВ"? 18. Какой угол называется острым, прямым, тупым? 27
19. Какие углы называются смежными? Чему равна сумма смеж- ных углов? 20. Какие углы называются вертикальными? Каким свойством обладают вертикальные углы? ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ 103. Даны четыре прямые, каждые две из которых пересекаются. Сколько точек пересечения имеют эти прямые, если через каждую точку пересечения проходят только две прямые? 104. Сколько углов образуете^ при пересечении трех прямых, проходящих через одну точку? 105. Даны три луча АВ, АС и AD, причем АВ и АС являются дополнительными лучами. Назовите все углы, образованные данными лучами. Какие из них являются неразвернутыми? 106. Найдите длины всех отрезков, изображенных на рисунке 62, если за единицу измерения принят отрезок EF. 107. Точка N лежит между* точками М и Р. Расстояние между точками М и Р равно 24 см, а расстояние между точками N и М в два раза больше расстояния между точками N и Р. Найдите расстояние: а) между точками N и Р\ б) между точками N и М. 108. Три точки /С, L, М лежат на одной прямой, KL = Q см, £М=10 см. Каким может быть расстояние /СМ? Для каж- дого из возможных случаев сделайте чертеж. 109. На рисунке 63 AB = CD. а) Сов- q D падают ли середины отрезков AD “• 1 1 1 • и ВС? б) Равны ли отрезки АС Е F и BD? *—I—F—I—* ПО. Отрезок АВ, длина которого рав- на а, разделен двумя точками Р Р*_—।—н—и Q на три отрезка АР, PQ и QB так, что AP==2PQ = 2QB. Найди- \ । Р те расстояние между: а) середина- ми отрезков АР и QB; б) точкой А L и серединой отрезка QB. 111. Отрезок длиной т разделен: а) на Рис’62 три равные части; б) на пять ' равных частей. Найдите расстоя- А 8 С- О v « в ние между серединами крайних Рис. 63 частей. 28
112. Отрезок в 36 см разделен на четыре не равные друг другу части. Расстояние между серединами крайних частей равно 30 см. Найдите расстояние между серединами средних частей. 113. Точки А, В, С и D лежат на одной прямой, причем точка В лежит между точками Л и С. Известно, что ЛВ = 17 мм, ВС=5 см, CD = 15 мм, В£> = 6,5 см. Найдите расстояние между точками А и D. 114. Угол АОВ является частью угла ВОС. Найдите: a) Л ВОС, если Z.АОВ=30°, ^ЛОС=45°; б) Л АОВ, если ZBOC= = 130°, ЛАОС=31 °30'. 115. Известно, что ЛАОВ—35°, ЛВОС=50°. Найдите угол АОС. Для каждого из возможных случаев сделайте чертеж с помощью линейки и транспортира. , 116. Угол hk равен 120°, а угол hm равен 150°. Найдите угол km. Для каждого из возможных случаев сделайте чертеж. 117. Найдите углы, смежные с углами в 32°, 101°, 60° и 92°. 118. Найдите смежные углы, если: а) один из них на 45° больше другого; б) их разность равна 35°. 119. Найдите угол, образованный биссектрисами двух смежных углов.
Глава II РАВЕНСТВО ТРЕУГОЛЬНИКОВ § 1. ТРЕУГОЛЬНИК 12. Треугольники. Отметим какие-нибудь три точки, не лежа- щие на одной прямой, и соединим их отрезками (рис. 64, а). Мы нолучим геометрическую фигуру, которая называется треуголь- ником. Отмеченные три точки называются вершинами, а отрез- ки — сторонами треугольника. На рисунке 64, б изображен треугольник с вершинами 4, В, С и сторонами АВ, ВС и СА. Такой треугольник обозначается так: ДДВС (читается: «треуголь- ник ЛВС»). Этот же треугольник можно обозначить иначе, записав буквы Д, В, С в другом порядке: ДВСД, ДСВД и т. д. Три угла ДВДС, ДСВЛ и ДДСВ называются углами тре- угольника АВС. Часто их обозначают так: ДД, ДВ, ДС. Сумма длин трех сторон треугольника называется его периметрам. Любая точка, не лежащая на стороне треугольника, лежит либо внутри, либо вне этого треугольника. Так, на рисунке 65 точка М лежит внутри треугольника ЛВС, а точка N — вне его. Треугольник называется равнобедренным, если две его сто- роны равны. Равные стороны называются боковыми сторонами, Точка М лежит внутри треугольника ЛВС, а точка W — вне этого треугольника Рис. 65 Треугольник Треугольник с вершинами Л, В, С и сторонами Л В, ВС и С А Рис. 64 30
а третья сторона — основанием равнобедренного треугольника (рис. 66, а). Треугольник* все стороны которого равны, на- зывается равносторонним (рис. 66, б). 1& Равенство треугольни- ков. Напомним» что две фигу* ры„ в частности два треуголь- ника, называются равными, если их можно совместить нало- жением. На рисунке 67 изобра- жены равные треугольники АВС и AiBtCi. Каждый из этих треугольников можно наложить на другой так, что они пол- ностью совместятся, т. е. по- парно совместятся их вершины и стороны. Ясно, что при этом совместятся попарно и углы этих треугольников. Таким об- разом» если два треугольника равны, то элементы (т. е. стороны и углы) одного треугольника соответственно равны элементам дру- гого треугольника. Отметим, что в равных треугольниках против соответственно равных сторон (т. е. совмещающихся при наложе- нии) лежат равные углы, и обратно: против соответственно равных углов лежат равные стороны. Так, например, в равных треуголь- никах АВС и Л1В1С1, изображенных на рисунке 67, против соответственно равных сторон АВ и A iB\ лежат равные углы С и Сь Равенство треугольников АВС и A iBiCi будем обозначать так: /^АВС= ^AiBiCi. Оказывается, что равенство двух треуголь- ников можно установить, не производя наложения одного тре- угольника на другой, а сравнивая только некоторые их элементы. Этот вопрос мы рассмотрим в следующих параграфах. Практические задания 120. Начертите треугольник и обозначьте его вершины буквами Л4„ N, Р. а) Назовите все углы и стороны треугольника; б) с помощью масштабной линейки измерьте стороны и найдите периметр треугольника. 31.
121. Начертите треугольник так, чтобы один из его углов был тупым. С помощью масштабной линейки и транспортира из- мерьте стороны и углы треугольника. 122. Начертите три равнобедренных треугольника так, чтобы угол,, лежащий против основания, был: а) острым; б) пря- мым; в) тупым. 123. Начертите треугольник DEF так, чтобы угол Е был прямым. Назовите: а) стороны, лежащие против углов D, Е, F; б) углы, лежащие против сторон DE, EF, FD; в) углы, при- лежащие к сторонам DE, EF, FD. Вопросы и задачи 124. Сторона АВ треугольника АВС равна 17 см, сторона АС вдвое больше стороны АВ, а сторона ВС на 10 см меньше стороны АС. Найдите периметр треугольника АВС. 125. Периметр треугольника BCD равен 16,8 см. Сторона ВС меньше стороны BD на 3,2 см, a BD меньше стороны CD на 1,4 см. Найдите стороны треугольника BCD. 126. Одна из сторон треугольника рав- на 18 см, периметр равен 48 см. Определите каждую из остальных сторон, если их разность рав- на 4,6 см. 127. Периметр равнобедренного тре- угольника АВС с основанием ВС равен 40 см, а периметр равно- стороннего треугольника BCD ра-. вен 45 см. Найдите стороны АВ и ВС. 128. В равнобедренном треугольнике основание в два раза меньше боко- вой стороны, а периметр равен 50 см. Найдите стороны треуголь- ника. 129. В равностороннем треугольнике АВС точки At, Bi, Ct—середины Рис. 69 сторон (рис. 68) . Заштрихованные 32
треугольники также являются равносторонними. Найдите пе- риметр треугольника AiBiCt, если АВ=4 см. 130. Периметр одного треугольника больше периметра другого. Могут ли быть равными эти треугольники? 131. На рисунке 69 изображены четыре треугольника. Равны ли треугольники AiBiCi, А2В2С2, А3В3С3 треугольнику АВС? 132. Известно, что &АВС= A.MNP, причем Z.A = Z.M, Z_B = — Z-N. Найдите стороны и углы треугольника MNP, если: а) ЛВ = 7 см, ВС=5 см, СЛ=3 см, 2.Л=38°13', ZLB = =21°47', ZC = 120°; б) ЛВ=21 м, ВС=30 м, СЛ=37 м, 2.Л=54°Н', Z.B=91°16', Z.C=34°33'. $ 2. ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ПРИЗНАКИ РАВЕНСТВА ТРЕУГОЛЬНИКОВ 14. Первый признак равенства треугольников. В математике каждое утверждение, справедливость которого устанавливается путем рассуждений, называется теоремой, а сами рассуждения называются доказательством теоремы. Фактически мы уже имели дело с теоремами и их доказательствами. Так, например; утверж- дение о равенстве вертикальных углов является теоремой, а рас- суждения, которые мы провели, чтобы установить равенство вертикальных углов, и есть доказательство этой теоремы. В этом параграфе мы докажем две теоремы о равенстве треуголь- ников. Теорема. Если две стороны и угол между ними одного треугольника соответственно равны двум сторонам и углу меж- ду ними другого треугольника, то такие треугольники равны. Доказательство. Рассмот- С рим треугольники АВС и Л1В1С1, у кото- рых AB—AiBt, ЛС=Л|С1, Z.A — Z-At л (рис. 70). Докажем, что ДЛВС= * * & = ДЛ1Д|С|. Так как Z. Л = Z.Л1, то треугольник j АВС можно наложить на треугольник J Л1Д1С1 так, что вершина Л совместится X Г с вершиной At, а стороны АВ и АС на- \пг ложатся соответственно -на лучи Л1В1 и Л|Сь Поскольку AB—AiBi, ЛС=Л1С|, Ряс. 70 2 Заказ 45 33
та сторона АВ совместится со стороной Л1В1, а сторона АС — со стороной А1С1, в частности совместятся точки В и Bi, С н Ci. Следовательно, совместятся стороны ВС и BiCi. Итак, треуголь- ники АВС и Л1В1С1 полностью совместятся, значит, они равны. Теорема доказана. Доказанная теорема выражает признак (равенство у треуголь- ников двух сторон и угла между ними), по которому можно сделать вывод о равенстве треугольников. Он называется первым признаком равенства треугольников. 15. Второй признак равенства треугольников. Теорема. Если сторона и два прилежащих к ней угла одного треугольника соответственно равны. стороне и двум при- лежащим к ней углам другого треугольника, то такие треуголь- Доказательство. Рассмот- рим треугольники АВС и Л1В1С1, у ко- В, торых ЛВ=Л1Вь ДЛ=ДЛ1, Z.B = г =Z.Bi (рис. 71). Докажем, что ДЛВС= ДЛ1В1С1. Наложим треугольник АВС на тре- угольник Л1В1С1 так, чтобы вершина А совместилась с вершиной Л>, сторона АВ — с равной ей стороной Л iBt, а вер- шины С и Ci оказались по одну сторону от прямой Л1Вь Так как Z.Л = /СА\ и Z.B= Z.B1, то сторона АС наложится на луч Л 1G1, а сторона ВС — на луч BtCi. Поэтому вер- шина С — общая точка сторон АС и ВС — окажется как на луче Л1С1, так и на луче BiCi, и, следовательно, совместится с общей точкой этих лучей — вершиной Сь Значит, совместятся сто- роны АС и Л1С1, ВС и BiCi. Итак, треугольники АВС и А1В1С1 пол- ностью совместятся, т. е. они равны. Теорема доказана. Практические задания 133. С помощью транспортира и масштабной линейки начертите треугольник АВС так, чтобы: а) АВ *==4,3 см, АС= = 2,3 см, ДЛ = 23°; б) ВС=9 см, ВЛ =6,2 см, ДВ = 122°; в) СЛ=3 см, СВ=4 см, Z.C=90°. ники равны. А Рис. 71 34
134. С помощью транспортира и масштабной линейки начертите треугольник ЛВС так, чтобы: а) 2.Л = 46°, Z.B = 58°, АВ = =4,8 см; б) ^Л=60°, ZC=42°, ЛС=5 см; в) Z_BAC= = 72°, jLBCD = 138°, ЛС=7 см, где D — точка на продол- жении стороны АС за точку С. 135. Начертите треугольник ЛВС, стороны которого попарно не равны, и отрезок Л1В1, равный отрезку АВ. С помощью транспортира и линейки начертите ДЛ1В1С1, равный тре- угольнику ЛВС. Сколько таких треугольников можно на- чертить? Задачи 136. На рисунке 72 точка В — середина отрезков АЕ и DC. а) Докажите, что треугольники ЛВС и BDE равны; б) найдите углы Л и С, если ZB = =47°, ZB=42°. 137. Отрезки CCi и BBi не лежат на одной прямой и имеют общую середину Л (т. е. ЛС=ЛС| и ВЛ=В1Л). Дока- жите, что ВС=В\С\. 138. На рисунке 73 ЛВ=ЛС, Z1 = Z2. а) Докажите, что треугольники ABD и ADC равны; б) найдите BD и АВ, если ЛС=15 см, ВС=5 см. 139. На рисунке 74 ВС=ЛВ, ^-1 = Z2. а) Докажите, что треугольники ЛВС и ACD равны; б) найди- те стороны треугольника АВС, если ЛВ= 17 см, ВС = 14 см, С А =23 см. 140. На рисунке 75 ОЛ = ОВ, ОВ = ОС, Zl=74°, Z2 = 36°. а) Докажите, что треугольники АОВ и ВОС равны; б) най- дите Z.ACD. ' 141. На рисунке 76 CD=BD, Z.1 = Z.2. Докажите, что треуголь- ник ЛВС — равнобедренный. 2* 35
Рис. 77 Рис. 78 • Рис. 79 142. На сторонах угла ВАС отложены равные отрезки AM и AN (рис. 77). Докажите, что если угол BAD равен углу DAC, то: а) треугольники MAD и NAD равны; б) треугольник DMN — равнобедренный. 143. Известно, что &АВС= &А1В1С1, причем Z-A = Z.At, Z.B= Л.В\. На сторонах АВ и Л1В1 отмечены точки Р и Pi так, что AP=AiPi. Докажите, что &АРС= &А1Р1С1. 144. Известно, что &АВС= ЛAiBtCi, причем £.А= Z_Ai, Z-B = = Z-B\. На сторонах АВ и Л1В1 отмечены точки О и Oi так, что АО — ОВ и AiOi — OiBi. Докажите, что дЛСО = = ДА1С1О1. 145. На рисунке 72 АВ=ВЕ, Z_A = A.E. а) Докажите, что £±АВС=&DBE; б) найдите стороны DB и DE, если Л С ==27 см, ВС—15 см. 146. На рисунке 78 Z1 = Z2, Z3=Z4. а) Докажите, что &.DMP= = &PKJ>, ' ' б) найдите стороны DM и Л4Р, если D/(=19 см, РК=11 см. 147. На рисунке 73 луч AD — биссект- риса угла ВАС, Z.ADB= Z.ADC. Докажите, что BD = CD. 148. По данным рисунка 79 докажите, что ОР — ОТ, Z_P=/LT. 149. На рисунке 80 AD = CF, Z. 1 = Z.2 й Z3 = Z4. Докажите, что ЛВ = = DE. 150. На рисунке 80 Л C=DF, Zl = = Z2 и ^ЛД£=180° —Z.3. До- кажите, что aABC=&DEF. 151. На рисунке 81 £ВЛМ = 21СЛМи Z.AMB =90°. Докажите, что Рис. 81 АВ=АС и Z1 = Z2. 1 36
152. На рисунке 76 луч AD — биссект- риса угла ВАС, А1 = А2. Дока- жите, что треугольники АВС и DBC — равнобедренные. 153. На рисунке 82 Z.DAB— АСВА, А С АВ = A DBA, СЛ = 13 см. Найдите DB. Рис. 82 154. На рисунке 82 Z.DBC= Z-DAC, ВО=АО. Докажите, что АС= AD и АС=ВВ. 155. Треугольник ЛВС равен треугольнику Л1В1С1, причем АА = = Z-Ль Z.B= Z.B1. На сторонах АВ и Л1В1 отмечены точки D и D\ так, что AACD = Z_AiC\D\. Докажите, что ABCD = = AB1C1D1. 156. В треугольниках АВС и DEF BC—EF, АВ = Z.E, Z_C'= —/LF. Докажите, что А.АВМ= ADEN, где М и N — середины сторон АС и DF. 157. В треугольниках DBF и MNP EF=NP, DF=MP и Z.F= = Z.P. Биссектрисы углов Е и D пересекаются в точке О, а биссектрисы углов М и N — в точке К- Докажите, что ADOE=AMKN. 158. Отрезки АС и BD пересекаются в середине О отрезка АС, A В СО—A DAO. Докажите, что А ВОА = Д DOC. § 3. ТРЕТИЙ ПРИЗНАК РАВЕНСТВА ТРЕУГОЛЬНИКОВ 16. Свойство углов равнобедренного треугольника. Для дока- зательства третьего признака равенства треугольников нам пона- добится свойство углов равнобедренного треугольника. Теорема. В равнобедренном треугольнике углы при. основании равны. Доказательство. Рассмот- рим равнобедренный треугольник АВС с основанием ВС (рис. 83). Докажем, что Z.B—Z.C. Проведем биссектрису угла ВАС и обозначим точку пересечения ее со сто- роной ВС буквой D. Треугольники ABD и ACD равны по первому признаку ра- венства треугольников (ЛВ=ЛС по ус- Л Рис. 83 ловию, AD — общая сторона и Al- 37
==Z.2, так как луч AD — биссектриса угла ВАС). Из равен- ства этих треугольников следует, что Z.B=Z.C. Теорема доказана. 17. Третий признак равенства треугольников. Теорема. Если три стороны одного треугольника соот- ветственно равны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны. Доказательство. Рассмотрим треугольники АВС и AiBiCi, у которых AB=AiBi, BC=BiCi, CA = CiAi (рис. 84). Докажем, что &АВС= &AiB\Ci. Приложим треугольник АВС к треугольнику Д1В1С1 так, чтобы вершина А совместилась с вершиной Ai, вершина В — с В\, а вер- шины С и Ci оказались по разные стороны от прямой Д1В1 (рис. 85). Возможны три случая: луч CiC проходит внутри угла Л1С1В1 (рис. 85, а); луч CiC совпадает с одной из сторон этого угла (рис. 85, б); луч CiC проходит вне угла Л1С1В1 (рис. 85, в). Рассмотрим первый случай (остальные случаи рассмотрите са- мостоятельно) . Так как по'условию теоремы AC=A\Ct, ВС—В\С\, то тре- угольники А\С\С и В1С1С — равнобедренные. По теореме о свойст- .. о ве углов равнобедренного треуголь- J ника Z.l = Z.2, Z.3= Z.4, поэтому I Z_A|С|В| = Z-АiCB). Итак, А\С\—АС, BiCi = BC, Z.Ci = Z-C, следователь- % но, ДД1В1С1 = &.АВС по первому при- А знаку равенства треугольников. Теоре- 7 ма доказана. Рис. 84 Рис. 85 38
Задачи 159. На рисунке 86 АВ=ВС, Z.l = = 130°. Найдите угол 2. 160. Равнобедренные треугольники АВС и DBC имеют общее основа- ние ВС. Докажите, что Z.ABD = = Z.ACD. 161. На рисунке 87 МА=МВ=МС. Докажите, что один из углов тре- угольника АВС равен сумме двух других углов. 162. Докажите, что в равностороннем’ треугольнике все углы равны. 163. На рисунке 88 АВ = ВС и CD = = DE. Докажите, что 2_ВАС = = ACED. 164. Докажите, что равнобедренные треугольники равны, если основа- ние и прилежащий к нему угол одного треугольника соответст- венно равны основанию и приле- жащему к нему углу другого тре- угольника. 165. На рисунке 89 Z.1 = Z.2, Z.5 = = Z.6. Докажите, что Z.3= Z.4. 166. В равнобедренном треугольнике ' АВС на основании ВС отмечены точки М и N так, что BM = CN. Докажите, что: а) ДВЛЛ4 — = &CAN‘, б) треугольник AMN— равнобедренный. 167. Докажите, что если сторона одно- го равностороннего треугольника равна стороне другого равносто- роннего треугольника, то тре- угольники равны. 168. На рисунке 90 РК=РМ, СК= = СМ, Z.KPM=40°. Найдите Z.MPC.
Рис. 93 169. На рисунке 91 BC=AD, АВ = = CD. Докажите, что /LA = Z_C. 170. На рисунке 92 АВ —CD и BD = — АС. Докажите, что: a) Z. CAD = = Z_ADB; б) Л.ВАС—Z-CDB. 171. На рисунке 93 AB=CD, AD=BC, BE — биссектриса угла АВС, а DF — биссектриса угла A DC. До- кажите, что Z-ABE= Z.ADF. 172. В треугольниках АВС и Л1В1С1 AB=AiBi,AC=AlCl,BM = BiMl, где М и Mi — середины сто- рон АС и А1С1. Докажите, что ДЛВС = Л Л .В.С.. 173. По данным рисунка 93 докажите, что /\АВЕ= £\CDF. 174. Отрезки АС и BD не лежат на одной прямой и имеют общую се- редину,О. Докажите, что дЛВС= = ДСВЛ. 175. Равнобедренные треугольники ADC и CBD имеют общее ос- нование DC; отрезки АВ и DC имеют общую точку О. До- кажите, что DO = OC. § 4. ЗАДАЧИ НА ПОСТРОЕНИЕ 18. Окружность. Предложение, в котором разъясняется смысл того или иного выражения или названия, называется определе- нием. Мы уже встречались с определениями, например с опреде- лением отрезка, угла, смежных углов и т. д. Дадим определение еще одной геометрической фигуры — окружности. “ • 'Определение. Окружностью называется геометриче- ская фигура, состоящая из всех точек плоскости, расположен- ных на заданном расстоянии от данной точки. Данная точка называется центром окружности, а отрезок, соединяющий центр с какой-либо точкой окруж- ности,— радиусом окружности (рис. 94). Из определения окружности сле- дует, что все радиусы имеют одну и ту же длину. I О } Окружность радиуса г с центром О Рис. 94 40
EF и AB — хорды, DC — диаметр Рис. 95 ALB и AM В — дуги окружности, ограниченные точками А и В Рис. 97 Отрезок, соединяющий две точки окружности, называется ее хордой. Хорда, проходящая через центр окружности, называется диаметром. На рисунке 95 отрезки АВ и EF — хорды окружности, отрезок CD — диаметр окружности. Очевидно, диаметр окруж- ности в два раза больше ее радиуса. Центр окружности является серединой любого диаметра (рис. 96). Любые две точки окружности делят ее на две части. Каждая из этих частей называется дугой окружности. На рисунке 97 ALB и АМВ — дуги окружности, ограниченные точками А и В. 19. Построения циркулем и линейкой. В геометрии для выпол- нения чертежей используются различные инструменты: масштаб- ная линейка, циркуль, транспортир, чертежный угольник и т. д. Однако многие построения можно выполнить с помощью только циркуля и линейки без масштабных делений. Поэтому в геометрии специально выделяют те задачи на построение, которые могут быть решены с помощью только этих двух инструментов. С помощью линейки можно провести произвольную прямую, -а также построить прямую, проходящую через две данные точки. С помощью циркуля можно построить окружность произволь- ного радиуса, а также окружность с центром в данной точке и радиусом, равным данному отрезку. Рассмотрим одну из простейших задач на построение. Задача. На данном луче от его начала отложить отрезок, равный данному. Решение. Изобразим фигуры, данные в условии зада- чи: луч ОС и отрезок АВ (рис. 98, а). Затем циркулем постро- им окружность радиуса АВ с центром О (рис. 98, б). Эта окружность пересечет луч ОС в некоторой точке D. Отрезок OD — искомый. Рис- 98 41
20. Примеры задач на построение. Построение угла, равного данному. Задача. Отложить от данного луча угол, равный данному углу. Решение. Данные угол с вершиной А и луч ОМ изображены на рисунке 99. Требуется построить угол, равный углу А, так, чтобы одна из его сторон совпала с лучом ОМ. Проведем окружность произвольного радиуса с центром в вер- шине А данного угда. Эта окружность пересекает стороны угла в точках В и С (рис. 100, а). Затем проведем окружность того же радиуса с центром в начале данного луча ОМ. Она пересекает луч в точке D (рис. 100, б). После этого построим окружность, радиус которой равен ВС, а центр находится в точке D. Окружности с центрами в точках О и D пересекаются в двух точках, одну из которых обозначим буквой Е. Докажем, что угол МОЕ — искомый. Рассмотрим треугольники АВС и ODE. Отрезки ЛВ и АС являются радиусами окружности с центром в точке A, a OD и ОЕ— радиусами окружности с центром в точке О (см. рис. 100, б). Так как по построению эти окружности имеют равные радиусы, то AB = OD, АС=ОЕ. Также по построению BC=DE. Следова- тельно, Л АВС = &ODE по третьему признаку равенства тре- угольников. Поэтому Z. DOE — jL ВАС, т. е. построенный угол МОЕ равен данному углу А. Построение биссектрисы АЕ данного угла С АВ Рис. 101 Построение биссектри- сы у г л а. Задача. Построить биссектрису данного неразвернутого угла. Решение. Проведем окружность произвольного радиуса с центром в вер- шине А данного угла. Она пересечет стороны угла в точках В и С (рис. 101). Затем проведем две окружности одина- кового радиуса ВС с центрами в точках 42
В и С (на рисунке изображены дуги СЕ и BE указанных окруж- ностей). Они пересекутся в двух точках. Одну из этих точек, лежащую внутри угла ВАС, обозначим буквой Е. Докажем, что луч АЕ является искомой биссектрисой данного угла. Рассмотрим треугольники АСЕ и АВЕ. Они равны по третьему признаку равенства треугольников. В самом деле, АЕ — общая сторона; АС и АВ равны как радиусы одной и той же окружности; СЕ —BE по построению. Из равенства треугольников АСЕ и АВЕ следует, что А САЕ — Л. BAE, т. е. луч АЕ — биссектриса данного угла. Практические задания 176. Начертите окружность, радиус которой равен 3 см, и отметьте на ней точку А. С помощью циркуля и масштабной линейки проведите хорды АВ и АС, равные 4 см. 177. Отметьте точки А и В так, что АВ — 3 см. Пользуясь цирку- лем и масштабной линейкой, постройте точку М так, чтобы AM=4 см, ВМ — 5 см. Сколько таких точек можно по- строить? 178. Начертите окружность, проведите ее диаметр АВ и отметьте на окружности какую-нибудь точку С. Проведите хорды АС и ВС и измерьте угол АСВ. Вопросы и задачи 179. Какие из отрезков, изображенных на рисунке 102, являются: а) хордами окружности; б) диаметрами окружности; в) ра- диусами окружности? 180. Отрезки АВ и CD — диаметры окружности. Докажите, что: а) хорды BD и АС равны; б) хорды AD и ВС равны; в) E.BAD=ABCD. 181. Отрезок МК— диаметрокружно- г. сти с центром в точке О, а МР и РК — равные хорды этой окруж- -+ "Л ности. Найдите угол РОМ. nt \.п I уА - 182. Отрезки АВ и CD — диаметры А / окружности с центром О. Найдите периметр треугольника AOD, если известно, что СВ =13 см, АВ= D = 16 см. Рис. 102 43
183. На окружности с центром О отмечены точки А и В так, что угол АОВ — прямой. Отрезок ВС — диаметр окружности. Докажите, что хорды АВ и АС равны. Задачи на построение 184. Даны угол и отрезок PQ. На сторонах данного угла от его вершины отложите отрезки, равные отрезку PQ. 185. На прямой даны две точки А и В. На луче, дополнительном к лучу В А, отложите отрезок ВС так, чтобы ВС—2АВ. 186. Даны прямая а, точка В, не лежащая на ней, и отрезок PQ. Постройте точку М на прямой а так, чтобы BM=PQ. 187. Даны окружность, точка Л, не лежащая на ней, и отрезок PQ; Постройте точку М на окружности такч чтобы AM = PQ. 188. Даны угол hk и некоторая точка О. Постройте угол с верши- ной в точке О, равный углу hk. 189. Даны острый угол ВАС и луч XY. Постройте угол YXZ так, чтобы Z_YXZ=2Z.BAC. 190. Постройте треугольник по двум сторонам и углу между ними. 191. Постройте треугольник по стороне и двум прилежащим к ней углам. 192. Дан угол АОВ. Постройте луч ОХ, делящий угол АОВ на два угла так, чтобы Z.AOX=—Z.AOB. 193. Даны отрезок PQ и угол hk. Постройте треугольник АВС так, чтобы: a) AB = PQ„ Z.ABC= Z.hk,: Z.BAC=± Z-hk; 6) AB = PQ, Z.ABC=Z.hk, Z-BAC—-^-Zhk. 194. Даны два угла hk и hiki и отрезок PQ. Постройте треугольник АВС так, чтобы AB = PQ, Z_A = Z-hk, Z_B=±- Z-hiki. 195. Дан тупой угол АОВ. Постройте луч ОХ так, чтобы углы ХОА и ХОВ были равными тупыми углами. 196- Постройте равнобедренный треугольник: а) по боковой сто- роне и углу, противолежащему основанию; б) по боковой сто- роне и углу при основании. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ К ГЛАВЕ II 1. 'Какая фигура называется треугольником? Начертите тре- угольник и покажите его стороны, вершины и углы. Что такое периметр треугольника? 44
2. Какой треугольник называется равнобедренным? Как надн ваются его стороны? 3. Какой треугольник называется равносторонним? 4. Какие треугольники называются равными? 5. Сформулируйте и докажите теорему, выражающую первый признак равенства треугольников. 6. Сформулируйте и докажите теорему, выражающую второй признак равенства треугольников. 7. Докажите, что в равнобедренном треугольнике углы при основании равны. 8. Сформулируйте и докажите теорему, выражающую третий признак равенства треугольников. 9. Дайте определение окружности. Что такое центр, радиус, хорда и диаметр окружности? 10. Как отложить на данном луче от его начала отрезок, равный данному? 11. Как отложить от данного луча угол, равный данному? 12. Как построить биссектрису угла? Начертите угол и постройте его биссектрису. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ 197. Периметр треугольника АВС равен 15 см. Сторона ВС больше стороны АВ на 2 см, а АВ меньше стороны АС на 1 см. Най- дите стороны треугольника. 198. В равнобедренном треугольнике основание больше боковой стороны на 2 см, но меньше суммы боковых сторон на 3 см. Найдите стороны треугольника. 199. В треугольнике АВС АВ = 18 см, ВС= 12 см. На луче ВА отмечена точка D так, что BD = ВС. • Найдите периметр . треугольника АВС, если известно, что треугольники ADC и DBC имеют равные периметры. 200. Концы отрезка EF являются серединами сторон MN и NP треугольника MNP. Периметр треугольника MNP в два раза больше периметра треугольника ENF. Найдите МР, если известно, что EF=3~ см. -4 201. Какие из следующих утверждений верны: а) треугольник,, равный равнобедренному треугольнику, является равнобед- ренным; б) существуют два равных треугольника, у одного из которых все углы острые, а у другого один из углов тупой; 45
в) треугольник, равный равностороннему треугольнику, яв- ляется равносторонним? 202. Докажите, что два равнобедренных треугольника равны, если боковая сторона и угол, противолежащий основанию, одного треугольника соответственно равны боковой стороне и углу, противолежащему основанию, другого треугольника. 203. Известно, что ДЛВС== АЛ1В|Сь причем L.A — /_A\, Х_В — == Z.B1. Докажите, что А ВСО=± ДВ1С1О1, где О — середи- на стороны АВ, a Oi — середина Л1В1. 204. Докажите, что треугольники АВС и Л1В1С1 равны, если ЛВ=Л(В1, АЛ= ДЛь AD=Л1О1, где D£BC, Di£BiCi, а лучи AD и AiD\ — биссектрисы углов Л и Ль 205. Отрезки СС\ и ВВ\ не лежат на одной прямой и имеют общую середину Л. На отрезках ВС и В\С\ отмечены точки К. и /и так, что ВК^В\К\. Докажите, что Л/С=Л/Сь Рис. юз 206. Докажите, что треугольники АВС и Л1В1С1 равны, если AM—AiMi, BC=BiCi и Z.AMB=£.AiMlBl, где М и Af 1 —• середины сторон ВС и В|Сь 207. В треугольнике ADE, изображенном на рисунке 103, AD=AE, /LCAD— ^ — ЛВАЕ. Докажите, что BD — CE. 208. Докажите, что середины сторон рав- нобедренного треугольника являются вершинами другого равнобедренного треугольника? 209. На рисунке 104 ОА=АВ=О\А\ = =Л[В1, ОС=CB=O|Ci = С|Вь Докажите, что Z.1 = Z.2, если: а) ЛС==Л1С1; б) BD — B\D\\ в) AD—AiDi. 210. На рисунке 104 OA = OC=OiAi = = OiCh AB = CD=AiBi = CiDi. Докажите, что ЛС=Л1С1, если: a) BD = BiDi; б) AD=AJ)l\ в) ВС=ВгСь 46
Рис. 105 211. На рисунке 105 Z.1 = Z.2, ВС—AD. Докажите, что треугольники АВО и CDO равны. 212. Отрезки АВ и CD не лежат на одной прямой и имеют общую середину О. Точки М и N — середины отрезков АС и BD. Докажите, что точка О — середина отрезка MN. 213. На сторонах равностороннего тре- угольника АВС отложены равные от- резки AD, CF и BE, как показано на рисунке 106. Точки D, F, Е соединены отрезками. Докажите, что треуголь- ник DEF — равносторонний. 214. На рисунке 107 Z.ABC= Z.ACB, ВХ = СХ, Z. РХВ = Z. QXC. Докажи- те, что BQ=CP. 215. На рисунке 108 изображены два тре- угольника с общей стороной YZ. До- кажите, что: a) &YPZ = ATQZ, ес- ли PY=QY и Z.PYZ=Z.QYZ; б) Z-YPZ—Z.YQZ, если PY=QY и PZ = QZ. ' * 216. В треугольнике АВС, у которого АЛ = 38°, АВ = 110°, А С=32°, / А проведены два отрезка BD и BE так, А / | \ что BD = DA, BE—ЕС (рис. 109). Р Е Найдите Z.DBE. Рис. 109 47
217. Докажите, что треуголь- ники АВС и AiBiCi равны, если ЛВ=А|В1, ЛС= =AiCt, AM=AiMi, где М и М । — середины сторон ВС и B\Ci. 218. На рисунке ПО OC=OD, ОВ — ОЕ. Докажите, что AB=EF. Объясните спо- соб измерения ширины озера (отрезка АВ на ри- сунке НО), основанный на этой задаче. 219. Даны отрезок PQ и острый угол hk. Постройте треуголь- ник АВС так, чтобы AB — PQ, Z_ABC= /Lhk, Z.BAC= = 2/-hk. 220. Постройте треугольник ABC, если даны вершины Л и В и точка О, в которой пересекаются биссектрисы углов Л и В. 221. Постройте окружность данного радиуса, проходящую через данную точку, с центром на данной прямой.
Глава III СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ СТОРОНАМИ И УГЛАМИ ТРЕУГОЛЬНИКА § 1. ВНЕШНИЙ УГОЛ ТРЕУГОЛЬНИКА 21. Теорема о внешнем угле треугольника. Угол, смежный с каким-нибудь углом треугольника, называется внешним углом этого треугольника. При каждой вершине треугольника имеются два внешних угла. На рисунке 111 внешние углы при вершине А обозначены цифрами 1 и 2, при вершине В — цифрами 3 и 4, при вершине С — цифрами 5 и 6. Углы 1 и 2 равны, так как они верти- кальные. По этой же причине равны углы 3 и 4, а также 5 и 6. I Теорема. Внешний угол треугольника больше каждого I угла треугольника, не смежного с ним. Доказательство. Рассмот- рим внешний угол BAD треугольника АВС (рис. 112). Докажем, например, что Z.BAD> Z-B (неравенство Z_BAD>/LC доказывается анало- гично) . Обозначим буквой О середину стеро- ны АВ и отложим на продолжении отрезка СО отрезок ОЕ, равный отрезку СО. Проведем отрезок АЕ и рассмот- рим треугольники ОВС и ОАЕ (на ри- сунке 112 они заштрихованы). Эти тре- угольники равны по первому признаку равенства треугольников (ОВ=ОА, ОС=ОЕ, 41 = 42), поэтому 4В = = 43. Так как угол 3 составляет часть угла BAD, то 4ВД£»43. Но 43= 4В, следовательно, 4ВЛЭ>4В. Теорема доказана. Углы 1, 2, 3, 4, 5, 6 — внешние углы треугольника Рис. 111 4»
Остроугольный треугольник а) Тупоугольный треугольник Прямоугольный треугольник 6) Рис. из 22. Остроугольный, прямоугольный и тупоугольный треуголь- ники. Утверждения, которые непосредственно выводятся из теоре- мы, называются следствиями. Следствием из теоремы о внешнем угле треугольника является следующее утверждение. Если у треугольника один из углов прямой или тупой, то два других угла острые. В самом деле, пусть в треугольнике АВС угол А прямой или тупой (рис. 112). Тогда внешний угол BAD — прямой или острый. По теореме о внешнем угле треугольника углы В и С треугольника АВС меньше угла BAD, поэтому они острые. Из этого утверждения следует, что в любом треугольнике либо все углы острые, либо два угла острые, а третий тупой или прямой. Если все три угла треугольника острые, то треугольник на- зывается остроугольным (рис. 113, а). Если один из углов тре- угольника тупой, то треугольник называется тупоугольным (рис. 113,6). Если один из углов треугольника прямой, то тре- угольник называется прямоугольным. Сторона прямоугольного треугольника, лежащая против прямого угла, называется гипоте- нузой, а две другие стороны — катетами. На рисунке 113, в изобра- жен прямоугольный треугольник АВС с прямым углом С. Практические задания 222. Начертите треугольник DEF. Постройте: а) внешние углы при вершине D; б) один из внешних углов при вершине Е. 223. Начертите треугольник АВС и внешний угол ABD этого тре- угольника. Назовите угол треугольника, смежный с углом ABD, и углы треугольника, не смежные с углом ABD. 224. Начертите с помощью масштабной линейки и транспортира 50
Г ' . £ треугольник MNP так, чтобы внешний угол при вершине М равнялся 60°, МР=5 см и MN—Ъ см. 225. Начертите с помощью масштабной линейки и транспортира равнобедренный треугольник, боковая сторона которого равна 6 см, а внешний угол при вершине, противоположной основанию, равен 60°. 226. Начертите три треугольника: остроугольный, тупоугольный и прямоугольный. 227. С помощью транспортира и линейки начертите треугольник АВС, у которого угол А — прямой. Назовите гипотенузу и катеты этого треугольника, измерьте их и сравните гипоте- нузу с катетами. Вопросы и задачи 228. Внешние углы при вершинах А, В и С треугольника АВС соответственно равны а, р и у. Найдите: а) аир, если Z.4=±=73°, Z-B=49°; б) Z.B и Z.C, если р=90°, у=161°; в) АА и у, если а*=27°30', ZC=10°15'. 229. Ha рисунке 114 луч AD — биссектриса внешнего угла при 1 вершине А треугольника АВС. а) Найдите /.ВАС, если' Z. 1=58°; б) найдите Z.1, если ВАС=70°. 230. Найдите углы равнобедренного треугольника, если: а) внеш- ний угол при вершине, противоположной основанию, равен 37°, а один из углов при основании равен 18°30'; б) внешний угол при основании равен 126°, а внешний угол при вершине, противоположной основанию, равен 108°. 231. Внешний угол при вершине В треугольника АВС равен 52°. Может ли угол С равняться 34°, 52°, 75°? 232. Внешний угол треугольника равен 65°. Может ли один из углов треугольника равняться: а) 48°; б) 100°; в) 15°; г) 80°; Д) П5°? 233. Один из углов треугольника равен 57°. Может ли один из внешних \ О В углов треугольника равняться 43°, \ А. 60°, 100°, 23°? \ / X 234. Может лн внешний угол при осно- \ / вании равнобедренного треуголь- ?Х/ х £ ника быть: а) прямым; б) острым; А в) тупым? Рис. 114 51 "
235. Докажите, что в любом треугольнике сумма двух углов меньше 180°. 236. Докажите, что в любом треугольнике сумма двух внешних углов при разных вершинах больше 180°. 237. Может ли в треугольнике один угол быть острым, другой — прямым, а третий — тупым? Ответ обоснуйте. 238. В прямоугольном треугольнике АВС точка D — середина ги- ' потенузы АВ, AD=BD = CD. Найдите сумму углов тре- угольника. 239. В прямоугольном треугольнике с прямым углом С на катете ВС отмечена точка D. Докажите, что Z_ADB> Z-ABC и Z_ADB> А.ВАС. 240. В треугольнике АВС угол А — прямой. Докажите, что внеш- ние углы при вершинах В и С — тупые. 241. Докажите, что в равнобедренном треугольнике углы при осно- вании острые. $ 2. СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ СТОРОНАМИ И УГЛАМИ ТРЕУГОЛЬНИКА 23. Теорема о соотношении между сторонами и углами тре- угольника. (Теорема. В треугольнике против большей стороны лежит больший угол. Доказательство. Пусть в треугольнике АВС сторона АВ больше стороны АС. Докажем, что Z.ACB> Z.ABC (рис. 115, а). Отложим на луче АВ отрезок AD, равный стороне АС (рис. 115, б). Так как AD<AB, то точка D лежит на отрезке АВ, следо- С С Рис. 115 52
вательно, угол 1 является частью угла АСВ. Поэтому Z.ACB> Z.I. Но Z.1 = Z.2 (как углы при основании равнобедренного тре- угольника ACD), значит, Z.ACB> Z.2. Рассмотрим теперь треугольник BCD. Так как Z.2 — внешний угол этого треугольника, то Z.2> Z.B. Таким образом, Z_ACB> Z.2, a Z.2> Z.B, поэтому Z_ACB> Z_B, т. е. Z_ACB> > Z-АВС. Теорема доказана. 24. Обратные теоремы. Во всякой теореме различают две части: условие и заключение. Условие теоремы — это то, что дано, а заключение — то, что требуется доказать. Рассмотрим, например, теорему, выражающую третий признак равенства треугольников. В этой теореме условием является первая часть утверждения: «если три стороны одного треугольника соответственно равны трем сторонам другого треугольника», а заключением — вторая часть: «то такие треугольники равны». Иными словами, дано: три стороны одного треугольника соответ- ственно равны трем сторонам другого треугольника; требуется доказать: эти треугольники равны. Теоремой, обратной данной, называется такая теорема, в кото- рой условием является заключение данной теоремы, а заключе- нием — условие данной теоремы. Докажем теорему, обратную теореме предыдущего пункта. I Теорем а. В треугольнике против большего угла лежит большая сторона. Доказательство. Пусть в треугольнике АВС угол С больше угла В. Докажем, что АВ>АС (рис. 116). Допустим, что это не так. Тогда либо АВ=АС, либо АВ<.АС. В первом случае треугольник АВС — равнобедренный, и поэтому Z.C=Z.B. Во втором случае по теореме предыдущего пункта Z.C<Z.B. И то, и. другое противоречит условию теоремы: Z.C> Z.B, поэтому сторона АВ не может быть равной АС и не может быть меньше стороны АС. Следовательно, АВ>АС. Теоре- ма доказана. Замечание. При доказательстве А» этой теоремы мы использовали способ / рассуждений, который называется мето- L дом доказательства от противного. Мы предположили, что АВ^АС, т. е. пред- В Рис. 116 53
положили противоположное тому, что хотим доказать. Исходя из этого предположения, путем рассуждений пришли к противоре- чию с условием теоремы. Это означает, что наше предположение неверно, следовательно, АВ>АС. Такой способ рассуждений часто используется при доказа- тельстве утверждений. Следствие. В прямоугольном треугольнике гипотенуза больше каждого катета. В самом деле, гипотенуза лежит против прямого угла, а ка- тет — против острого. Так как прямой угол больше острого, то гипотенуза больше катета. Приведем еще один пример обратной теоремы. В пункте 16 мы доказали, что в равнобедренном треугольнике углы при основании равны. Докажем обратную теорему. IT е о р е м а. Если в треугольнике два угла равны, то тре- угольник равнобедренный. Доказательство. Пусть два угла треугольника равны. Докажем, что против них лежат равные стороны, т. е. треуголь- ник равнобедренный. Доказательство проведем методом от против- ного. Предположим, что одна из указанных сторон больше другой. Тогда угол, лежащий против нее, больше угла, лежащего против другой стороны'. Но это противоречит условию теоремы. Значит, -наше предположение неверно, следовательно; стороны, лежащие против равных углов, равны. Теорема доказана. Замечание. Если доказана прямая теорема, то отсюда еще не следует справедливость обратной теоремы. Более того, обрат- ная теорема не всегда верна. Приведем простой пример. Мы знаем, что если углы вертикальные, то они равны. Обратное утверждение: «если углы равны, то они вертикальные», конечно же, неверно. Вопросы и задачи 242. Сравните углы треугольника АВС, если известно, что АВ = =4 см, ВС —5 см, Л С=6 см. 243. В треугольнике АВС АВ>ВС>АС. а) Сравните углы тре- угольника; б) может ли угол А быть прямым или тупым? 244. Сравните стороны треугольника АВС, если известно, что £А> £В> Z.C. 54
245. В прямоугольном треугольнике С АВС с прямым углом С на кате- те ВС отмечена точка О. Докажи- те, что ADcAB. 246. В треугольнике АВС угол С — ту- пой. Докажите, что ВК>ВС, о ВК<АВ, где К — произвольная рИс. 117 точка стороны АС, не совпадаю- щая с точками А и С. 247. В треугольнике АВС на стороне Л С отмечена точка О. Дока- жите, что: а) если BC—CD, то ZB>Z_4; б) если BD= =DC, то АВ<АС. 248. Докажите, что в равнобедренном треугольнике отрезок, сое- диняющий любую точку основания, отличную от вершин, с противоположной вершиной, меньше боковой стороны. 249. В треугольнике АВС проведена биссектриса угла А, пересе- кающая сторону ВС в точке D; Z.4==80°, Z.B=40°. Дока- жите, что треугольник ABD — равнобедренный. 250. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС -бис- сектрисы углов А я С пересекаются в точке О. Докажите, что треугольник АОС — равнобедренный. 251. На рисунке 117 AC=AD, Z.C= 2.D. Докажите, что BC=BD. 252. В прямоугольном треугольнике АВС гипотенуза АВ равна 10 см, Z-Л + Z_B=90°. Найдите CD, если D — точка отрезка АВ и CD—BD. 253. Докажите следующие утверждения: а) если внешние углы при двух разных вершинах треугольника равны, то треуголь- ник равнобедренный; б) если все углы треугольника равны, то треугольник равносторонний. 254. Каждый из внешних углов треугольника равен 120°, а одна из его сторон равна 8 см. Найдите периметр треугольника. 255. В треугольнике ЛВС /1Л=ЛС=45°. Точка D — середина стороны AC, BD=—AC. Найдите угол ЛВС. 256. Постройте равнобедренный треугольник по основанию я при- лежащему углу.
§ 3. НЕРАВЕНСТВО ТРЕУГОЛЬНИКА В 25. Неравенство треугольника. Теорема. Каждая сторона тре- / \ угольника меньше суммы двух других /_______\ \ сторон. С 0 Доказательство. Рас- i Рис. 118 смотрим треугольник АВС и докажем, • что АВ<АС-^-СВ. Отложим на про- должении стороны АС отрезок CD, равный стороне СВ (рис. 118). Так как треугольник BCD равнобедренный (BC=CD\ то /11 = \ = Z2, а поскольку Z.ABD> то Z-ABD> В -треуголь-. < нике ABD против большего угла лежит большая сторона, поэтому ' AB<.AD. Но AD=AC-}-CD=AC-{-CB, следовательно, . • АВ<АС-\-СВ. Теорема доказана. Следствие 1. Для любых трех точек А, В и С, не лежащих на одной прямой, справедливы неравенства: АВ<.АС-^-СВ, АС<АВ+ВС, ВС<ВА+АС. Каждое из этих неравенств называется неравенством треуголь- ' ника. Следствие 2. Каждая сторона треугольника больше раз- i кости двух других сторон. ; Докажем, например, что в треугольнике АВС АВ>АС—ВС. .] По доказанной теореме АВ-}-ВС>АС, поэтому АВ>АС—ВС. 1 Вопросы и задачи 257. Существует ли треугольник со сторонами: а) 1 м, 2 м, 3 м; б) 1,2 дм, 1 дм, 2,4 дм? 258. В равнобедренном треугольнике одна сторона равна 25 см, а другая равна 10 см. Какая из них является основанием? 259. Найдите сторону равнобедренного треугольника, если две другие стороны равны: а) 5 см и 3 см; б) 8 см и 2 см; в) 10 см и 5 см. 260. Два внешних угла треугольника при разных вершинах равны. Периметр треугольника равен 74 см, а одна из сторон равна 16 см. Найдите две другие стороны треугольника. — 261. Периметр равнобедренного треугольника равен 25 см, раз- ность двух его сторон равна 4 см и один из его внешних углов острый. Найдите стороны треугольника. 56
262. На сторонах ВС, С А н АВ треугольника АВС отмечены соответственно точки Bi, Ci, отличные от вершин тре- угольника. Докажите, что периметр треугольника 4|BjCi меньше периметра треугольника АВС. Задачи на построение 263. Постройте треугольник, стороны которого равны трем дан- ным отрезкам; Всегда ли задача имеет решение? Решение. Данные отрезки обозначим P1Q1, P2Q2, P3Q3 (рис. 119). Проведем какую-нибудь прямую и на ней с помощью циркуля отложим отрезок АВ, равный данному отрезку P1Q1. Далее построим две окружности: одну — с центром в точке А й радиусом, равным отрезку P2Q2, а другую — с центром в точке В и радиусом, равным отрезку P3Q3. Пусть С одна из точек пересече- ния этих окружностей. Проведя отрезки АС и ВС, получим иско- мый треугольник АВС. В самом деле, по построению AB=PiQt, AC=P2Q2, ВС=Рз()з, т.. е. стороны треугольника АВС равны данным отрезкам. Данная задача не всегда имеет решение. Действительно, в треугольнике сумма любых двух сторон больше третьей стороны, поэтому если какой-нибудь из данных отрезков больше или ра- вен сумме двух других, то нельзя построить треугольник, стороны ' которого равны данным отрезкам. 264. Постройте треугольник ADC, рав- ный данному треугольнику АВС, так, чтобы вершина D не совпа- дала с вершиной В. 265. Даны отрезки P1Q1, P2Q2 и P3Q3. Постройте треугольник АВС так, чтобы AB=PtQi, BC=P2Q2, CA=2PsQ3. Всегда ли задача имеет решение? 266. Дан треугольник АВС с тупым углом А. Постройте треугольник ВАК. так, чтобы &ВАК~ &.АВС и точки С и К лежали по одну сто- рону от прямой АВ. 57
287. Даны прямая а и отрезки АВ и PQ. Постройте треугояь- ник АВС так, чтобы точка С лежала на прямой а я AC—PQ.~ 288. Даны окружность и отрезки АВ и PQ. Постройте треуголь- ник АВС так, чтобы точка С лежала на данной окружности и AC—PQ. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ К ГЛАВЕ III 1. Какой угол называется внешним углом треугольника? Сколь- ко внешних углов имеет каждый треугольник? 2. Докажите, что внешний угол треугольника больше каждого^ угла треугольника, не смежного с ним. 3. Докажите, что если у треугольника один из углов прямой или тупой, то два других угла острые. 4. Какой треугольник называется остроугольным, прямоуголь- ным, тупоугольным? 5. Как называются стороны прямоугольного треугольника?; 6. Докажите теорему: в треугольнике против большей стороны лежит больший угол. 7. Докажите теорему: в треугольнике против большего угла лежит большая сторона. 8. Докажите, что в прямоугольном треугольнике гипотенуза больше каждого катета. Может ли гипотенуза быть больше суммы катетов? 9. Докажите, что если в треугольнике два угла равны, то тре- угольник равнобедренный. 10. Докажите теорему: каждая сторона треугольника меньше суммы двух других сторон. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ’ 269. Докажите, что треугольники АВС и Л1В1С1 равны, если ЛВ=Л1В|, ЛС=Л1С1, и внешние углы этих треугольников при вершинах Л и Л] равны. 270. Если один нз внешних углов треугольника острый, то каковы остальные внешние углы треугольника? Ответ обоснуйте. 271. Если один из внешних углов треугольника прямой, то каковы остальные внешние углы треугольника? Ответ обоснуйте. 272. Сумма трех внешних углов треугольника яри вершинах Л, В и С равна 360°. Найдите углы треугольника ЛВС, если:
а) треугольник равнобедренный и один из его углов равен 105°; б) треугольник равнобедренный и угол В при основании равен 45°; в) АЛ=38°, АС=45°1(Г. 273. Точка М лежит внутри треугольника АВС. Докажите, что АВЛС< АВЛ4С. 274. Отрезок соединяет вершину треугольника с точкой противо- положной стороны, лежащей между ее концами. Докажите, что этот отрезок меньше большей из двух других сторон. 275. Докажите, что треугольник равносторонний, если внешние углы при трех его вершинах равны. 276. Отрезок АВ является диаметром окружности, а отрезок АС — хордой. Докажите, что АВ>АС. ZH. Сторона АВ треугольника АВС- является диаметром окруж- ности, а сторона АС — хордой. Докажите, что АЛ<АС и-АВ< АС. 278. В прямоугольном треугольнике АВС сумма углов равна 180°, а гипотенуза АВ равна 16 см. Найдите AD, если D — точка отрезка АВ и CD=BD. 279. В треугольнике одна сторона равна 1,9 дм, а другая рав- на 0,7 дм. Найдите третью сторону, зная, что ее длина в деци- .метрах выражается целым числом. 280. Докажите, что если точка М лежит внутри' треугольника АВС, то МВ+МС<АВ+АС. 281. Докажите, что сумма расстояний от любой точки, лежащей внутри треугольника, до> его вершин меньше периметра тре- угольника. 282. Докажите, что если АВ=АС-^-СВ, то точки А, В и С лежат на одной прямой.
Глава IV ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫЕ ПРЯМЫЕ $ 1. ПЕРПЕНДИКУЛЯР И НАКЛОННЫЕ 26. Перпендикулярные прямые. Рассмотрим прямые АС и BD, пересекающиеся в точке О (рис. 120). Они образуют четыре нераз- вернутых угла АОВ, ВОС, COD и DO А. Если один из них прямой, то остальные три угла также прямые (рис. 121). О п р е д е л'е н и е. Две пересекающиеся прямые назы- ваются перпендикулярными (взаимно перпендикулярными), если они образуют четыре прямых угла. Перпендикулярность прямых АС и BD обозначается так: AC1.BD (читается: «Прямая АС перпендикулярна к прямой BD-»). Рассмотрим прямую а и точку А, не лежащую на ней (рис. 122). Отрезок, соединяющий точку А с точкой Н прямой а, называется перпендикуляром, проведенным из точки А к прямой а, если прямые АН и а перпендикулярны. При этом точка Н называется основанием перпендикуляра. I Теорем а. Из точки, не лежащей на прямой, можно- провести перпендикуляр к этой прямой, и притом только один. Доказательство. Пусть А — точка, не лежащая на прямой а. Докажем, что из точки А можно провести перпендикуляр' к прямой а, и притом только один. А __________Е ............ в .О.D С Перпендикулярные прямые ' Рис. 121
Отрезок АН — перпендику- ляр к прямой а Рис. 122 Рис. 123 Отметим на прямой а какие-нибудь две точки Ви С (рис. 123). В треугольнике АВС хотя бы один йз углов В и С острый. Пусть, например, угол В — острый. Отложим от луча ВС угол CBD, рав- ный углу АВС, как показано на рисунке 123, а на луче BD отложим отрезок ВЛ1, равный отрезку ВА. Обозначим буквой Н точку пере- сечения прямых а и AAi. Треугольники АВН и А\ВН равны по пер- вому признаку равенства треугольников (АВ=.А\В, ВН — общая сторона, Z-АВЙ— Z-A\BH). Следовательно, А.АНВ= Z_A\HB, а так как эти углы смежные, то каждый из них прямой. Таким обра- зом, АН А-а, т. е. отрезок АН — искомый перпендикуляр. Докажем теперь, что из точки А можно провести только один перпендикуляр к прямой а. Если предположить, что можно про- вести еще один перпендикуляр AHi к прямой а, то получим тре- угольник АНН\, в котором два лрямых угла (рис. 124). Но это невозможно, следовательно, из точки А можно провести только один перпендикуляр к прямой а. Теорема доказана. 27. Расстояние от точки до прямой. Пусть точка Н — основа- ние перпендикуляра, проведенного из точки А к прямой a, a М — любая другая точка прямой а. Отрезок AM называется наклонной, проведенной из точки А к прямой а. На рисунке 125 отрезок АН — Рис. 124 Рис. 125 •61
перпендикуляр, проведенный из точки А к прямой а, а отрезок AM — наклонная. Перпендикуляр АН является катетом, а наклон- ная AM — гипотенузой прямоугольного треугольника АНМ. Так как в прямоугольном треугольнике катет меньше гипотенузы, то перпендикуляр, проведенный из точки к прямой, меньше любой наклонной, проведенной из той же точки к этой прямой. Цлина перпендикуляра, проведенного из точки к прямой, на- зывается расстоянием от этой точки до прямой. Для того, чтобы найти расстояние от точки до прямой, сначала проводят перпендикуляр из этой точки к дайной прямой, а затем измеряют этот перпендикуляр. Для проведения на чертеже перпен- дикуляра из точки к прямой используют чертежный угольник (рис. 126). На рисунке 127 расстояние от точки В до прямой р равно 3 см, а расстояние от точки С до этой прямой — 5 см. Практические задания 283. Начертите прямую а и отметьте точку А, не лежащую на ней. С помощью чертежного угольника проведите через точку А прямую, перпендикулярную к прямой а. 284. Начертите неразвернутый угол MON и отметьте точки Р и Q так, чтобы точка Р лежала внутри угла, а точка Q — вне его. С помощью чертежного угольника через точки Р и Q про- ведите прямые, перпендикулярные к прямым ОМ и ON. 285. Начертите прямую а и отметьте точки А и В, лежащие по разные стороны от прямой а. С помощью чертежного угольника проведите из этих точек перпендикуляры к пря- мой <й. 286. С помощью линейки проверьте свой чертежный угольник, как- показано иа рисунке 128. 287. Начертите «прямую а и отметьте точку О, не лежащую на этой прямой. Используя чертежный угольник, проведите 62
перпендикуляр QB к прямой а и наклонные ОА и ОС так, чтобы луч ОС делил угол ВОА на два угла. Найдите с помощью мас- штабной линейки длины перпенди- куляра и наклонных в сравните их. Назовите виды полученных тре- угольников. 288. Начертите прямую а и с помощью чертежного угольника отметьте течку А на расстоянии 6 см от нее. С помощью циркуля и масштабной линейки постройте наклонные из точки А к прямой а длиной 7,5 см, 9 см и 10 см. Вопросы и задачи 289. Через точку Л, не лежащую на прямой а, проведены три прямые, которые пересекают прямую а. Докажите, что по крайней мере две из них не перпендикулярны к пря- мой а. 290. Докажите, что если через две точ- ки прямой проведены перпендику- лярные к ней прямые, то они не пересекаются. 291. Точки Л и С лежат по одну сторону от прямой а. Перпендику- ляры АВ и CD к прямой а равны. Найдите Z.ABC, если Z.ADB=44°. 292. Точки М и Р лежат по одну сторону от прямой Ь. Перпенди- куляры МН и PQ к прямой Ь равны. Точка р — середина отрезка NQ. а) Докажите, что Z_OMP= Z_PPM\ б) найдите Z.NOM, если Z_MOP= 105°. 293. Из точки Л к прямой а проведены перпендикуляр АН и на- клонные AMi и АМ2. Докажите, что: а) если — то АМ1=АМг; б) если HMi<.HM2, то AMi<AM2. 294. В прямоугольных треугольниках АВС и AiBtCi катеты ВА и ДЛ| равны, а катет ВС меньше катета BiCi. Докажите, что АС <Л1Сь 63
295. Из точки Лк прямой а проведены перпендикуляр АН и на- * клонные AMi и АМг. Докажите, что: а) если AMi=AM2, то НМ\ — НМ2', б) если АМгСАМг, то HMi<ZHM2. 296. Из точки к прямой проведены перпендикуляр и наклонная, сумма длин которых равна 17 см, а разность длин равна 1 см. Найдите расстояние от точки до прямой. 297. Стороны прямоугольного треугольника АВС с прямым углом С удовлетворяют условиям: АВ-}-АС=31 см, АВ—АС—3 см. х Найдите расстояние от точки А до прямой ВС. 298. Два населенных пункта находятся на одинаковом расстоянии от прямой дороги. Где нужно расположить автобусную оста- новку на дороге, чтобы она была равноудалена от этих пунктов? $ 2. СВОЙСТВА РАВНОБЕДРЕННОГО ТРЕУГОЛЬНИКА 28. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника. Отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противополож- ной ,стороны, называется медианой треугольника (рис. 129, а). Любой треугольник имеет три медианы. На рисунке 129, б точки Mi, М2 и М3 — середины сторон ВС, СА и АВ треугольника АВС, а отрезки AMi, ВМ2, СМ3 — медианы этого треугольника. Отрезок биссектрисы угла треугольника, соединяющий вер- шину треугольника'с точкой противоположной стороны, назы- вается биссектрисой треугольника (рис. 130, а). Любой треуголь- ник имеет три биссектрисы. На рисунке 130, б отрезки CCi, DD\ и EEi — биссектрисы треугольника CDE. а) AM — медиана треугольника AM h ВМъ СМз ~ медианы треугольника АВС Рис. 129 64
A Ai — биссектриса треугольника ABC треугольника АВС S) CCit D-Di9 EEi — биссектрисы треугольника CDE Рис. 130 Перпендикуляр, проведенный из вершины треугольника к прямой, со- держащей противоположную сторону, называется высотой треугольника (рис. 131, а). Любой треугольник имеет три высоты. Если треугольник остроугольный, то все три высоты лежат внутри треуголь- ника (рис. 131, б), а если тупоугольный, то две высоты лежат вне треугольника (рис. 131, в). Если же треугольник пря- моугольный, то две его высоты совпа- дают с катетами (рис. 131, г). Замечание. В VIII классе мы докажем замечательные свойства ме- диан, биссектрис и высот: три медианы 3 Заказ 45 AHi, ВН2, СНз — высоты треугольника АВС Рис. 131 65
треугольника пересекаются в одной точке (рис. 129, б); три бис- сектрисы треугольника пересекаются в одной точке (рис. 130, б); три высоты треугольника или их продолжения также пересекаются в одной точке (рис. 131, б, в, г). 29. Теорема о медиане равнобедренного треугольника. IT е о р е м а. Медиана равнобедренного треугольника, про- веденная к основанию, является биссектрисой и высотой. ~ Рис. 132 Доказательство. Рассмотрим рав- нобедренный треугольник АВС, в котором AD — медиана, проведенная к основанию ВС (рис. 132). Докажем, что отрезок AD является также биссектрисой и высотой треугольни- ка АВС. Треугольники ABD hACD равны по третьему признаку равенства треугольников: АВ—АС, как боковые стороны равнобедренного тре- угольника ЛВС; BD—DC, так как точка D — середина отрезка ВС; AD — общая сторона. Отсюда следует, что A1 = Z2 и Z.3=Z.4. Так как Z.1==Z.2, то AD—биссектриса треугольника ЛВС. Углы 3 и 4 смежные и равны друг другу, поэтому каждый из них прямой. Следовательно, AD также и высота треугольника ЛВС. Теорема доказана. Мы установили, что медиана, биссектриса и высота равно- бедренного треугольника, проведенные к основанию, .совпадают. Поэтому справедливы также следующие утверждения. 1. Высота равнобедренного треугольника, проведенная к осно- ванию, является медианой и биссектрисой. 2. Биссектриса равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, является высотой и медианой. Практические задания 299. Начертите треугольник. С помощью масштабной линейки отметьте середины сторон и проведите медианы треугольника. 300. Начертите треугольник. С помощью линейки и транспортира проведите его биссектрисы. 301. Начертите три треугольника: остроугольный, прямоугольный и тупоугольный. С помощью чертежного угольника про- ведите высоты каждого треугольника. 66
302. Начертите прямоугольный треугольник. Из вершины острого угла проведите медиану, биссектрису и высоту этого тре- угольника. 303. Начертите тупоугольный треугольник. Из вершины острого угла проведите медиану, биссектрису и высоту этого тре- угольника. Задачи 304. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием ВС про- ведена медиана AM. а) Докажите, что периметры треуголь- ников АВМ и. АСМ равны; б) найдите медиану AM, если периметр треугольника АВС равен 32 см, а периметр тре- угольника АВМ равен 24 см. 305. Основание равнобедренного треугольника равно 8 см. Медиа- на, проведенная к боковой стороне, разбивает треугольник на два треугольника так, что периметр одного треугольника на 2 см больше периметра другого. Найдите боковую сторону данного треугольника. 306. Медиана AD треугольника АВС продолжена за сторону ВС на отрезок DE, равный AD, и точка Е соединена с точкой С. Найдите угол АСЕ, если 2.ЛСВ = 56°, /£ЛВВ = 40°. 307. Внешний угол треугольника АВС при вершине В равен 110°. На продолжении биссектрисы ВО отложен отрезок OD, рав- ный ОВ, Z.ODC=35°. Докажите, что DC=AB. 308. Докажите, что в равностороннем треугольнике: а) все медиа- ны равны; б) все биссектрисы равны. 309. Высоты треугольника равны 1,7 см, 3,4 см и 2,3 см. Найдите расстояния от вершин треугольника до прямых, содержащих противоположные стороны. 310. Докажите, что в треугольнике медиана не может быть меньше высоты, проведенной из той же вершины. 311. Докажите, что если медиана треугольника совпадает с его высотой, то треугольник равнобедренный. 312. Докажите, что если биссектриса треугольника совпадает с его высотой, то треугольник равнобедренный. 313. Отрезки AD и AiD\ — биссектрисы треугольников ЛВС и AtBtCi. Докажите, что если AB=AiBt, BD—B\D\ и AD=A{D\, то £±АВС= &А\В\С\. з* 67
314. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС про- ведена медиана BD, Z.ABD —15°, Z.BAC—75°. Найдите АВ, AC, ABDC. 315. В равнобедренном треугольнике DEK. с основанием DK про- ведена биссектриса EF, DK=16 см, ADEF=43°. Найдите KF, ADE К, AEFD. 316. Высота и биссектриса, проведенные из одной и той же вер- шины треугольника, равны. Докажите, что треугольник рав- нобедренный. 317. Постройте треугольник по стороне, прилежащему к ней углу и биссектрисе треугольника, проведенной из вершины этого угла. 318. Постройте треугольник по стороне, медиане, проведенной к одной из двух других сторон, и углу между данными стороной и медианой. 319*. Постройте треугольник по двум сторонам и медиане к треть- ей стороне. $ 3. СЕРЕДИННЫЙ ПЕРПЕНДИКУЛЯР ОТРЕЗКА. ПОСТРОЕНИЕ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ ПРЯМЫХ 30. Серединный перпендикуляр отрезка. Серединным перпен- дикуляром отрезка называется прямая, проходящая через середи- ну этого отрезка и перпендикулярная к нему. На рисунке 133, а прямая а — серединный перпендикуляр отрезка АВ. Каждый отрезок имеет только один серединный пер- пендикуляр. В самом деле, если предположить, что некоторый отрезок АВ имеет два серединных перпендикуляра ОС и OD (рис. 133, б), то один из прямых углов АОС и AOD будет частью другого, что невозможно, так как прямые углы равны. Докажем теорему о серединном перпендикуляре отрезка. IT е о р е м а. Каждая точка серединного перпендикуляра отрезка равноудалена от концов этого отрезка. Доказательство. Пусть прямая m — серединный пер- пендикуляр отрезка АВ, точка О — середина этого отрезка (рис. 134). Рассмотрим Произвольную точку М прямой пг и докажем, что АМ = ВМ. Если точка М совпадает с точкой О, то это равенство верно, так как О — середина отрезка АВ. Пусть М и О — различные точки. Рассмотрим прямоугольные треугольники ОАМ и ОВМ. 68
Рис. 133 Рис. 134 Рис. 135 Они равны по первому признаку равенства треугольников, поэтому АМ — ВМ. Теорема доказана. Докажем теперь обратную теорему. Теорема. Каждая точка, равноудаленная от концов отрезка, лежит на его серединном перпендикуляре. Доказательство. Рассмотрим произвольную точку М, равноудаленную от концов отрезка АВ. Докажем, что точка М лежит на серединном перпендикуляре этого отрезка. Если точка М лежит на прямой АВ, то она совпадает с середи- ной О отрезка АВ, а значит, лежит на его серединном перпендику- ляре. Если точка М не лежит на прямой АВ, то треугольник АМВ рав- нобедренный, так как АМ = ВМ (рис. 135). Отрезок МО — медиа- на этого треугольника, а значит, и высота. Следовательно, МО ± АВ. Таким образом, прямая МО, на которой лежит точка М, является серединным .перпендикуляром отрезка АВ. Теорема доказана. 31. Построение перпендикулярных прямых. ' Задача. Построить серединный перпен- дикуляр данного отрезка. Решение. Пусть АВ — данный отрезок. Построим две окружности с центрами в точ- ках А и В радиуса АВ (рис. 136). Эти окруж- ности пересекаются в двух точках Mi и М2. Отрезки AMi, АМ2, BMi, ВМ2 равны друг другу как радиусы этих окружностей. Проведем прямую М1М2. Она является иско- мым серединным перпендикуляром отрезка АВ. В самом деле, так как точки Л4| и М2 рав- ноудалены от концов отрезка АВ, то они лежат на серединном перпендикуляре этого отрезка. Значит, прямая М1М2 и есть серединный перпен- дикуляр отрезка АВ. Построение серединного перпендикуляра отрезка АВ Рис. 136 69
Построение прямой, проходящей черед точку А и перпендикулярной к прямой а Рис. 137 Эту задачу можно использовать для построения середины дан- ного отрезка. Пусть АВ — данный отрезок. Середина О является точкой пересечения этого отрезка с его серединным перпендику- ляром. Поэтому, построив серединный перпендикуляр отрезка АВ (см. рис. 136), мы найдем и его середину О. Задача. Построить прямую, проходящую через данную тачку А и перпендикулярную к данной прямой а. Решение. Независимо от того, лежит ли точка А на пря- мой а (рис. 137, а) или не лежит на ней (рис. 137, б), данную зада- чу можно решить с помощью построения серединного перпендику- ляра. Построим окружность с центром в точке А, пересекающую прямую а в каких-нибудь двух точках Р и Q. Так как AP=AQ, то точка А равноудалена от концов отрезка PQ и, следовательно, лежит на серединном перпендикуляре этого отрезка. Остается по- строить серединный перпендикуляр отрезка PQ. Он и будет прямой, проходящей через точку А и перпендикулярной к данной прямой а. 32. Построение прямых углов на местности. Для построения прямых углов на местности применяют специальные приборы, про- стейшим из которых является экер (рис. 138). Экер представляет собой два бруска, расположенные под прямым углом и укреплен- ные на треножнике (рис. 139). На концах брусков насажены булавки так, что прямые, проходящие через них, взаимно перпен- дикулярны. Чтобы построить на местности прямой угол с заданной 70
f Треножник с экером Рис. 139 Экер Рис. 138 стороной ОА, устанавливают треножник с экером так, чтобы отвес находился точно над точкой О, а направление одного бруска совпа- ло с направлением луча ОА. Совмещение этих направлений можно осуществить с помощью вехи, поставленной на луче. Затем провешивают прямую линию по направлению другого брус- ка (прямая ОВ на рисунке 139). Получается прямой угол АОВ. В геодезии для построения прямых углов используются более совершенные приборы, например теодолит. Практические задания 320. Начертите два неравных отрезка АВ и MN. Пользуясь масштабной линейкой и чертежным угольником, проведите серединные перпендикуляры этих отрезков. 321. Начертите треугольник. Пользуясь масштабной линейкой и чертежным угольником, проведите серединные перпенди- куляры его сторон. 322. Пользуясь масштабной линейкой и чертежным угольни- ком, начертите равнобедренный треугольник АВС с основа- нием ВС так, чтобы ВС=6 см, ЛМ=4см, гдеЛМ — медиана треугольника. Задачи 323. Серединный перпендикуляр стороны ВС треугольника АВС пересекает сторону АС в точке D. Найдите AD и CD, если BD = 5 см, ЛС=8,5 см. 71
324. Серединный перпендикуляр стороны МР треугольника MNP пересекает сторону NP в точке К. Найдите PN, если МК= 11,4 см, ЛГК=3,2 см. 325. Серединные перпендикуляры сторон АВ и АС треугольника АВС пересекаются в точке D стороны ВС. Докажите, что: a) D — середина стороны ВС; б) Z.A — Л.В+ Z.C. 326. Докажите, что серединный перпендикуляр стороны треуголь- ника проходит через точку пересечения серединных перпен- ' дикуляров двух других сторон. 327. Серединной перпендикуляр стороны АВ равнобедренного треугольника АВС пересекает сторону ВС в точке Е. Найдите основание АС треугольника, если периметр треугольника ЛЕС равен 27 см, а АВ =18 см. 328. Серединный перпендикуляр стороны DE равнобедренного треугольника DEF с основанием DF, равным 7 см, пересекает сторону EF в точке М. Найдите периметр этого треугольника, если DM=8 см, а периметр треугольника DEM равен 30 см. 329. Равнобедренные треугольники АВС и ABD имеют общее основание АВ. Докажите, - что прямая CD проходит через середину отрезка АВ. 330. Прямая ОМ проходит через середину О отрезка АВ и не пер- пендикулярна к прямой- АВ. Докажите, что если точка X лежит на прямой ОМ и отлична от точки О, то отрезки АХ и ВХ не равны. 331. Докажите, что если в треугольнике АВС стороны АВ и АС не равны, то медиана AM треугольника не является высотой. 332. Каждая из точек М, N и Р равноудалена от концов отрез- ка АВ. Докажите, что точки М, N и Р лежат на одной прямой. 333. Докажите, что вершины всех равнобедренных треугольников с общим основанием, противоположные этому основанию, лежат на одной прямой. 334. Прямая а — серединный перпендикуляр отрезка АВ, М — точка, лежащая по ту же сторону от прямой а, что и точка А. Докажите, что МА<МВ. 335. Биссектрисы углов при основании АВ равнобедренного тре- угольника АВС пересекаются в точке М. Докажите, что прямая СМ перпендикулярна к основанию АВ. 72
336. Даны равнобедренный треуголь- ник АВС с основанием АВ и точ- ка D, такая, что AD<.DB. Дока- жите, что прямая CD не проходит через середину отрезка АВ. 337. На рисунке 140 AO — OD, а углы А и D — прямые. Докажите, что AB = CD. Объясните способ изме- Рис. 140 рения ширины озера (отрезка АВ на рисунке 140) с помощью экера и рулетки, основанный на этой задаче. 338. С помощью циркуля и линейки разделите данный отрезок на четыре равные части. 339. С помощью циркуля и линейки постройте угол: а) в 45°; б) в 22°30'. 340. Дана прямая а и две точки А и В, лежащие по одну сторону от этой прямой. На прямой а постройте точку М так, чтобы АМ=МВ. 341. Даны окружность и две точки А и В на ней. На окружности постройте точку М так, чтобы АМ=МВ. 342. С помощью циркуля и линейки постройте точку, равноудален- ную от трех вершин треугольника. $ 4. ПРИЗНАКИ РАВЕНСТВА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ТРЕУГОЛЬНИКОВ 33. Признаки равенства прямоугольных треугольников. Так как в прямоугольном треугольнике угол между катетами прямой, а любые два прямых угла равны, то из первого признака равенства треугольников следует: если катеты одного прямоугольного тре- угольника соответственно равны катетам другого, то такие тре- угольники равны. Далее, из второго признака равенства треуголь- ников следует: если катет и прилежащий к нему острый угол одного прямоугольного треугольника соответственно равны катету и при- лежащему к нему углу другого, то такие треугольники равны. Рассмотрим еще два признака равенства прямоугольных треугольников. Теорема. Если гипотенуза и острый угол одного прямо- угольного треугольника соответственно равны гипотенузе и острому углу другого, то такие треугольники равны. 73
Доказательство. Рас- смотрим треугольники АВС и AtBtCt, у которых углы С и Ct — прямые, Z-A = Z-At, AB—AtBt (рис. 141). Дока- жем, что дАВС= дЛ1В|Сь Так как ДЛ = Z-Ль то тре- угольник АВС можно наложить на треугольник AtBtCt так, что вершина А совместится с вершиной At, а стороны АВ и АС нало- жатся соответственно на лучи Л1В1 и Л1Сь Поскольку ЛВ=Л|В|, то вершина В совместится с вершиной Bi. Но тогда вершины С и Ci такбке совместятся. В самом деле, если предположить, что точка С совместится с некоторой другой точкой С г луча AtCt, то получим треугольник BtCtCz, в котором два прямых угла (см. рис. 141). Но это невозможно, поэтому вершины С и Ci совме- стятся. Следовательно, полностью совместятся треугольники ЛВС и Л1В1С1, и значит, они равны. Теорема доказана. . Теорема. Если гипотенуза и катет одного прямоуголь- ного треугольника соответственно равны гипотенузе и катету другого, то такие^ треугольники равны. Доказательство. Рассмотрим треугольники ЛВС и AtBtCt, у которых углы С и Ci — прямые, AB=AtBt, BC=BiCi (рис. 142). Докажем, что дЛВС= ДЛ1В1С1. Так как Z.C= Z.C1, то треугольник ЛВС можно наложить на треугольник Л1В1С1 так, что вершина С совместится с вершиной Ci, а стороны С А и СВ наложатся соответственно на лучи С1Л1 и С1В1. Поскольку CB = CiBi, то вершина В совместится с вершиной Вь Но тогда вершины Л и At также совместятся. В самом деле, если предположить, что точка Л совместится с некоторой другой точкой Лг луча С1Л1, то получим равнобедренный треугольник Л1В1Л2, Рис. 142 в котором углы при основании Л1Л2 не равны (на рисунке 142 Z-Лг — острый, а ДЛ1— тупой, как смежный с острым углом В1Л1С1). Но это невозможно, поэтому вершины Л и Л1 совме- стятся. Следовательно, пол- А ностью совместятся треуголь- ники АВС и AtBtCt, и значит, они равны. Теорема доказана. 74
т в Рис. 143 Рис. 144 34. Свойство биссектрисы угла. Докажем теорему о свойстве биссектрисы угла. IT е о р е м а. Любая точка биссектрисы неразвернутого угла равноудалена от его сторон*. Доказательство. Пусть AD — биссектриса угла ВАС, М — произвольная точка на биссектрисе, МК и MN — перпенди- куляры, проведенные из точки М к прямым АВ и АС (рис. 143}. 'Докажем, что MK=MN. Прямоугольные треугольники АМК и AMN равны по гипоте- нузе и острому углу (AM — общая гипотенуза, Z. КАМ = = Z~NAM— по условию). Следовательно, MK—MN. Теорема доказана. Докажем обратную теорему. IT е о р е м а. Любая точка, лежащая внутри угла и равно- удаленная от сторон угла, лежит на его биссектрисе. Доказательство. Пусть точка М лежит внутри угла ВАС и равноудалена от сторон АВ и АС. Докажем, что луч AM — биссектриса угла ВАС (рис. 144). Проведем из точки М перпендикуляры МК и MN к прямым АВ и АС. Прямоугольные треугольники А КМ и ANM равны по гипо- тенузе и катету (ЛМ — общая гипотенуза, MK=MN — по усло- вию) . Следовательно, Z. КАМ = Z- NAM. Но это и означает, что луч AM — биссектриса угла ВАС. Теорема доказана. Задачи 343. Гипотенузы АС и BD прямоугольных треугольников ABD и АВС с общим катетом АВ и с равными катетами AD и ВС пересекаются в точке О. Докажите, что треугольник АОВ — равнобедренный. * Т. е. равноудалена от прямых, содержащих стороны угла. 75
344. Прямая, перпендикулярная к биссектрисе неразвернутого угла А, пересекает стороны угла в точках М и N. Докажите, что треугольник AMN — равнобедренный. 345. На сторонах угла О отмечены точки Ли В так, что ОА = ОВ. Через эти точки проведены прямые, перпендикулярные к сто- ронам угла и пересекающиеся в точке С. Докажите, что луч ОС —.биссектриса угла О. 346. Докажите, что два остроугольных треугольника-равны, если сторона и высоты, проведенные из концов этой стороны, одного треугольника соответственно равны стороне и высо- там, проведенным из концов этой стороны, другого треуголь- ника. 347. Катеты АС и BD прямоугольных треугольников ABD и ACD с общей гипотенузой AD пересекаются в точке К. Докажите, что точка К. лежит на серединном перпендикуляре отрез- ка AD, если AB = CD. 348. Докажите, что в равнобедренном треугольнике середина основания равноудалена от прямых, содержащих боковые стороны. 349. На основании АВ равнобедренного треугольника АВС взята точка М, равноудаленная от боковых сторон. Докажите, что СМ — высота треугольника АВС. 350. Через середину отрезка проведена прямая. Докажите, что концы отрезка равноудалены от этой прямой. 351. Докажите, что в равнобедренном треугольнике две высоты, ч проведенные из вершин основания, равны. 352. Отрезки BD и B\Di— биссектрисы прямоугольных треуголь- ников АВС и Л1В|С1 с прямыми углами А и Ль Докажите, что если Z_B = Z-B\ и BD—B\D\, то &,АВС= &.А\В\С\. 353. Из точки М биссектрисы неразвернутого угла О проведены перпендикуляры МА и МВ к сторонам этого угла. Докажите, что АВ Л. ОМ. Задачи на построение 354. Постройте прямоугольный треугольник так, чтобы его катеты были равны данным отрезкам. 355. Постройте прямоугольный треугольник по катету и при- лежащему острому углу. 356. Постройте прямоугольный треугольник так, чтобы гипоте- нуза и один катет были равны данным отрезкам. 76
357. Постройте прямоугольный треугольник так, чтобы гипотенуза * была равна данному отрезку, а один из острых углов тре- угольника — данному углу. 358. 'Внутри угла hk дана точка А. Через точку А проведите пря- мую так, чтобы она отсекала на сторонах угла равные от- резки. 359. Постройте точку, равноудаленную от трех сторон треуголь- ника. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ К ГЛАВЕ IV 1. Дайте определение перпендикулярных прямых. 2. Объясните, какой отрезок называется перпендикуляром, проведенным из данной точки к данной прямой. 3. Докажите теорему о перпендикуляре, проведенном из данной точки к данной прямой. 4. Объясните, какой отрезок называется наклонной, проведен- ной из данной точки к данной прямой. 5. Докажите, что перпендикуляр, проведенный из точки к пря- мой, меньше любой наклонной, проведенной из той же точки к этой прямой. 6. Что называется расстоянием от точки до прямой? 7. Какой отрезок называется медианой треугольника? Сколько медиан имеет треугольник? 8. Какой отрезок называется биссектрисой треугольника? Сколько биссектрис имеет треугольник? 9. Какой отрезок называется высотой треугольника? Сколько высот имеет треугольник? 10. Докажите теорему о медиане равнобедренного треугольника. 11. Сформулируйте следствия из теоремы о медиане равнобед- ренного треугольника. 12. Какая прямая называется серединным перпендикуляром отрезка? 13. Сформулируйте и докажите теорему о серединном перпенди- куляре отрезка. 14. Сформулируйте и докажите теорему, обратную теореме о серединном перпендикуляре отрезка. 15. Как построить серединный перпендикуляр данного отрезка? 16. Сформулируйте и докажите признаки равенства прямоуголь- ных треугольников. 77
17. Сформулируйте и докажите теорему о свойстве биссектрисы угла. 18. Сформулируйте и докажите теорему, обратную теореме о свойстве биссектрисы угла. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ 360. Докажите, что высота АН треугольника АВС меньше полу- суммы сторон АВ и АС. 361. Из точки А стороны Л угла hk проведен перпендикуляр АН. к прямой, содержащей другую сторону угла. Докажите, что: а) если угол hk — острый, то H£k; б) если угол hk — тупой, то H£k\, где k\—луч, дополнительный к лучу k. 362. Пусть АН — высота треугольника АВС. Докажите, что если АВ<АС, то: а) ВН<СН\ б) £САН> Z-BAH. 363. Даны две пересекающиеся прямые а и Ь и точка А, не лежа- щая на этих прямых. Через точку А проведены прямые тип так, что т±а, п±6. Докажите, что прямые т и п не совпа- дают. 364. Докажите, что в любом треугольнике сумма трех высот мень- ше периметра треугольника. 365. Докажите, что в равнобедренном треугольнике медиана, про- веденная к боковой стороне, больше половины боковой сто- роны. 366. Докажите, что в равных треугольниках медианы, проведен- ные к равным сторонам, равны. 367. В треугольнике АВС проведена биссектриса AD, 2.Л = 80°, Z.B = 40°, Z.C=60°. Докажите, что CB<2AD. 368. Докажите, что в равных треугольниках биссектрисы при вершинах равных углов равны. 369. В треугольниках АВС и Л1В1С1 Z.A = Z.Ait Z~B= Z_B\, АВ—А{В\. Докажите, что AE—AiEi, где Е и Ei — середины биссектрис BD и B1D1 данных треугольников. 370. Докажите, что в тупоугольном треугольнике основание высо- ты, проведенной из вершины тупого угла, лежит на стороне треугольника, а основания высот, проведенных из вершин острых углов,— на продолжениях сторон. 371. Докажите, что в остроугольном треугольнике основания всех высот лежат на сторонах треугольника и не совпадают с его вершинами. 78
372. Может ли вершина разностороннего треугольника лежать на серединном перпендикуляре какой-либо стороны? Ответ обоснуйте. 373. Докажите, что если серединные перпендикуляры двух сторон треугольника проходят через вершины треугольника, то треугольник — равносторонний. 374. На боковых сторонах АВ и АС равнобедренного треуголь- ника АВС отмечены соответственно точки Р и Q так, что AP=AQ. Отрезки PC и BQ пересекаются в точке О. Докажи- те, что: а) треугольник ВОС — равнобедренный; б) прямая АО является серединным перпендикуляром осцования ВС. 375. Докажите, что два прямоугольных треугольника равны, если острый угол и противолежащий катет одного треугольника соответственно равны острому углу и противолежащему катету другого треугольника. 376. Докажите, что &АВС — &A\BiC\, если Z_A = AAit Z_B = = Z_B\ и BH — B\H\, где BH и В\Н\ — высоты треугольников АВС и Л1В1С1. 377. Докажите, что в равностороннем треугольнике все высоты равны. 378. Докажите, что если сторона и проведенные к ней высота и медиана одного треугольника соответственно равны стороне и проведенным к ней высоте и медиане другого треугольника, то такие треугольники равны. 379. Биссектрисы двух углов треугольника пересекаются в неко- торой точке. Докажите, что биссектриса третьего угла также проходит через эту точку. 380. Объясните, как разделить данный отрезок на восемь равных частей, пользуясь циркулем и линейкой. 381. Постройте прямоугольный треугольник так, чтобы один катет был равен данному отрезку, а другой был вдвое меньше этого отрезка. 382. Постройте треугольник по двум сторонам и высоте к третьей стороне. 383. Постройте прямоугольный треугольник по гипотенузе и внеш- нему углу при вершине острого.угла. 384. Даны три точки Л, В, С и отрезок PQ. Постройте точку М такую, что АМ = ВМ и CM = PQ.
Глава V ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ § 1. ПРИЗНАКИ ПАРАЛЛЕЛЬ- НОСТИ ДВУХ ПРЯМЫХ 3S. Определение параллельных прямых. Мы знаем, что две пря- мые на плоскости либо имеют одну общую точку, т. е. пересекают- ся, либо не имеют ни одной общей точки, т. е. не пересекаются. (Определение. Две прямые на плоскости называются параллельными, если они не пересекаются. Параллельность прямых а и Ь обозначается так: а||д. На рисунке 145, а изображены параллельные прямые а и Ь. В геомет- рии часто рассматриваются также параллельные отрезки. Два отрезка называются параллельными, если они лежат на парал- лельных прямых. На рисунке 145, б отрезки АВ и CD параллельны (ЛВЦСО), а отрезки MN и CD не параллельны. Аналогично ойределяется параллельность отрезка и прямой (рис. 145, в), от- резка и луча, двух лучей (рис. 145, г). 36. Признаки параллельности двух прямых. Прямая с назы- вается секущей по отношению к прямым а и Ь, если она пере- секает их в двух разных точках (рис. 146). При пересечении пря- 80
мых а и b секущей с образуется восемь углов, которые на ри- сунке 146 обозначены цифрами. Некоторые пары этих углов имеют специальные названия: накрест лежащие углы: 3 и 5, 4 и 6; односторонние углы: 4 и 5, 3 и 6; соответственные углы: 1 и 5, 4 и 8, 2 и 6, 3 и 7. Рассмотрим три признака параллельности двух прямых, связанные с этими парами углов. IT е о р е м а. Если при пересечении двух прямых секущей накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. Доказательство. Пусть при пересечении прямых а и b секущей АВ накрест лежащие углы равны: Z.1 = Z.2 (рис. 147). Докажем, что а||д. Предположим, что это не так. Тогда прямые а и b пересекаются в некоторой точке Р. Один из данных накрест лежащих углов (угол 1 на рисунке 147) является углом треуголь- ника АВР, а другой (угол 2) — внешним углом этого треуголь- ника. По теореме о внешнем угле треугольника Z.2>Z.l. Но это противоречит условию Z. 1 = Z. 2. Значит, наше предполо- жение неверно, и, следовательно, прямые а и b не пересекаются, т. е. они параллельны. Теорема доказана. Следствие. Две прямые, перпендикулярные к одной и той же прямой, параллельны. Действительно, пусть прямые а и Ь перпендикулярны к пря- мой р (рис. 148). Тогда накрест лежащие углы 1 и 2, образованные при пересечении прямых а и b секущей р, равны (поскольку каждый из этих углов прямой), поэтому а||6, что и требовалось доказать. (Теорема. Если при пересечении двух прямых секущей соответственные углы равны, то прямые параллельны. 81
Доказательство. Пусть при пересечении прямых а и b секущей с соответственные углы равны, например Z. 1 = 2.2 (рис. 149). Так как углы 2 и 3 вертикальные, то Z.2 = Z.3. Из этих двух равенств следует, 4to’Z.1 = Z.3. Но углы 1 и 3 на- крест лежащие, поэтому прямые а и b параллельны. Теорема доказана. Теорема. Если при пересечении двух прямых секущей сумма односторонних углов равна 180°, то прямые парал- лельны. Доказательство. Пусть при пересечении прямых а и b секущей с сумма односторонних, углов равна 180°, например Z. 14-Z.4= 180° (рис. 149). Так как углы 3 и 4 смежные, то Z.34-Z.4= 180°. Из этих двух равенств следует, что накрест лежащие углы 1 и 3 равны, поэтому прямые а и b параллельны. Теорема доказана. Практические задания При выполнении заданий 385 и 386 для проверки параллельнос- ти прямых измерьте транспортиром нужные углы и воспользуй- тесь признаками параллельности двух прямых. 385. Начертите произвольный треугольник АВС, отметьте сере- дины М и -N сторон АВ и АС и проведите прямую MW. Убе- дитесь в том, что эта прямая параллельна прямой ВС. 386. Начертите произвольный четырехугольник ABCD. Отметьте середины всех его сторон и соедините их последовательно. Убедитесь в том, что противоположные стороны получив- шегося четырехугольника параллельны. 387. Пользуясь признаками параллельности двух прямых, с по- мощью транспортира и линейки проведите две параллель- ные прямые. Вопросы и задачи 388. На рисунке 150 Z.1 = Z.3. а) Выпишите все пары накрест лежащих углов и докажите, что в каждой паре углы равны, б) Выпишите все пары соответственных углов и докажите, что в каждой паре углы равны, в) Выпишите все пары односторонних углов и докажите, что сумма углов в каждой из этих пар равна 180°. 82
Рис. 150 рис. |51 Рис. 152 389. На рисунке 151 прямые а и b пересечены прямой с. Докажите, что а||6, если: a) Zl=37°, Z2 = 143°; б) Z.1 = Z3. 390. На рисунке 152 АВ—ВС, CD = DE. Докажите, что AB[\DE. 391. На рисунке 153 АВ=ВС, луч АС — биссектриса угла BAD. Докажите, что ВСЦЛО. 392. Отрезки АВ и CD, не лежащие на одной прямой, имеют общую середину. Докажите, что прямые АС и BD парал- лельны. 393. На рисунке 154 AB—AtBi, ВС\ = СВ\, Z.B= Z_B\. Дока- жите, что: а) ЛВ||Л1Вг, б) ЛС||Л|Сь 394. На рисунке 155 АВ = ВС, AD = DE, Z.C=70°, Z-EAC=35°. Докажите, что DE\\AC. 395. Отрезок ВК — биссектриса треугольника ЛВС. Через точ- ку К проведена прямая, пересекающая сторону ВС в точке М так, что ВМ — МК. Докажите, что КЛ1ЦЛВ. 396. В треугольнике ЛВС Z.C=57°. На сторонах ВЛ и ВС от- мечены соответственно точки D и Е так, что Z. BED = 57°. Докажите, что прямые DE и АС параллельны. 397. В треугольнике ЛВС угол Л равен 40°, а внешний угол ВСЕ равен 80°. Докажите, что биссектриса угла ВСЕ парал- лельна прямой ЛВ. 398. На рисунке 150 Z. 1 =45°, а угол 7 в три раза больше угла 1. Докажите, что AB\\CD. 83
399. В треугольнике ABC Z.A=40°, Z.B=70°. Через вершину В проведена прямая BD так, что луч ВС — биссектри- са угла ABD. Докажите, что ЛСЦВ.О. § 2. АКСИОМА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРЯМЫХ 37. Об аксиомах геометрии. Изучая свойства геометрических фигур, мы доказали ряд теорем. При этом мы опирались, как пра- вило, на доказанные ранее теоремы. А на чем основаны доказа- тельства самых первых теорем геометрии? Ответ на этот вопрос такой: некоторые утверждения о свойствах геометрических фигур принимаются в качестве исходных положений. На основе этих утверждений и доказываются далее теоремы и вообще строит- ся вся геометрия. Такие исходные положения называются аксиомами. Некоторые аксиомы были сформулированы еще в первой главе (хотя они не назывались там аксиомами). Например, аксиомой яв- ляется утверждение: через любые две точки проходит прямая, и при- том только одна. Многие другие аксиомы, хотя и не были выделены особо, но фактически использовались в наших рассуждениях. Это относится, в частности, к аксиомам о наложении и равенстве от- резков и углов. Так, сравнение двух отрезков основано на наложе- нии одного отрезка на другой. Возможность такого наложения вы- текает из следующей аксиомы: на любом луче от его начала можно отложить отрезок, равный данному, и притом только один. Сравнение двух .углов основано на аналогичной аксиоме: от любого луча в заданную сторону можно отложить угол, равный данному неразвернутому углу, и притом только один. При доказательстве первого признака равенства треуголь- ников мы накладывали треугольник АВС на треугольник AiBiCi так, чтобы стороны АВ и АС угла А совместились соот- ветственно со сторонами Л|В1 и AiCi угла Ai, равного углу А. Возможность такого наложения следует из аксиомы: любой угол hk можно совместить наложением с равным ему углом hiki двумя способами: так, что луч h совместится с лучом hi, а луч k — с лучом k\, и так, что луч h совместится с лучом k\, а луч k — с лучом hi. Как видим, все эти аксиомы являются наглядно очевидными и не вызывают сомнений. Полный список аксиом, или, как говорят, система аксиом планиметрии, приведен в конце учебника. 84
Такой подход к построению гео- метрии, когда сначала формулируются исходные положения — аксиомы, а за- тем на их основе путем логических рассуждений доказываются другие ут- верждения, зародился еще в глу- бокой древности и был изложен в зна- менитом сочинении «Начала» древне- греческого ученого Евклида. Некото- рые из аксиом Евклида (часть из них он называл постулатами) и сейчас ис- пользуются в курсах геометрии в совре- менной формулировке, а сама геомет- рия, изложенная в «Началах», называ- ется евклидовой геометрией. Евклид (Hi в. до н. э.) В следующем пункте мы познако- мимся с одной из самых известных аксиом геометрии. 38» Аксиома параллельных прямых. Рассмотрим произволь- ную прямую а и точку М, не лежащую на ней (рис. 156, а). До- кажем, что через точку М проходит прямая, параллельная прямой а. Пусть с — прямая, проходящая через точку М пер- пендикулярно к прямой а, а Ь — прямая, проходящая через точку М перпендикулярно к прямой с (рис. 156, б). Так как пря- мые а и b перпендикулярны к прямой с, то они параллельны. Итак, через точку М проходит прямая Ь, параллельная прямой а. Возникает вопрос: можно ли через точку М провести еще одну пря- мую, параллельную прямой а? Нам представляется, что если пря- мую b «повернуть» даже на очень малый угол вокруг точки М, то она пересечет прямую а (прямая Ь' на рисунке 156, б). Иными сло- вами, нам кажется, что через точку М нельзя провести другую Рис. 156 85
Н. "И. Лобачевский (1792—1856) прямую (отличную <от &.), параллель- ную прямой а. А можно ли это ут- верждение доказать? Этот вопрос име- ет большую историю. В «Началах» Евклида содержится постулат (пятый постулат Евклида), из которого сле- дует, что через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной. Многие математики, начиная с древних времен, предпринимали по- пытки доказать пятый постулат Ев- клида, т. <е. вывести его как следствие из других аксиом. Однако эти попыт- ки каждый раз оказывались неудач- ными. И лишь в прошлом веке было окончательно .выяснено, что утверждение о •единственности прямой, проходящей через данную точку параллельно данной прямой, не может быть до- казано на основе остальных аксиом Евклида, я само является аксиомой. Огромную роль в решении этого вопроса сыграл великий русский математик Николай Иванович Лобачевский. Итак, в качестве «еще одного «з исходных положений мы принимаем аксиому параллельных прямых. Через точку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна прямая, параллельная данной. Рассмотрим некоторые следствия из этой аксиомы. 1°. Если прямая пересекает одну из двух параллельных пря- мых, то она пересекает и другую.. Действительно, пусть прямые а и b параллельны и прямая с пересекает прямую а в точке М (рис. 157, а). Если бы прямая с 86
a a} &) Рис. 158 не пересекала прямую б, то через точку М проходили бы две прямые (прямые а и с), параллельные прямой b (рис. 157, б). Но это противоречит аксиоме параллельных прямых, и, значит, прямая с пересекает прямую Ь. 2°. Если две прямые параллельны третьей прямой, то они параллельны. Действительно, пусть прямые а и б параллельны врямой с (рис. 158, а). Докажем» что? а||б. Допустим, что прямые № и b не параллельны, т. е. пересекаются в некоторой точке М (рис. 158, б). Тогда через точку М проходят две прямые (прямые о и ft), па- раллельные прямой с. Но это противоречит аксиоме парал- лельных прямых. Поэтому наше допущение неверно, а значит, прямые а и б параллельны. Вопросы- и задачи 400. Дан треугольник ЛВС. Сколько прямых, параллельных 401. 402. 403. 404. 405. 406. стороне АВ, можно провести через, вершину С? Через точку, не лежащую на прямой р, проведены четыре прямые. Сколько из этих прямых пересекают прямую р? Рассмотрите возможные случаи.. Прямые а я b перпендикулярны, к прямой - р, прямая с пересекает прямую а. Пересекает ли прямая с прямую* б? Прямая р параллельна стороне АВ треугольника АВС. Докажите, что прямые ВС и АС пересекают прямую р. Прямые а и б параллельны пря- мой с. Докажите, что любая пря- мая, пересекающая прямую а, пе- ресекает также и прямую б. На рисунке 159 AD\\p, PQ\\BC. Д,о- кажите, что прямая р пересекает прямые АВ, АЕ, АС, ВС и PQ. Прямые а и б пересекаются. Мож- 87
но ли провести такую прямую, которая пересекает прямую а и параллельна прямой Ь? Ответ обоснуйте. 407. Даны две прямые а и Ь. Докажите, что если любая прямая, перееекающая прямую а, пересекает и прямую Ь, то пря- мые а и b параллельны. $ 3. СВОЙСТВА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРЯМЫХ 39. Теоремы об углах, образованных двумя параллельными прямыми и секущей. В пункте 36 были доказаны три теоремы, выражающие признаки параллельности двух прямых, связан- ные с парами накрест лежащих, соответственных и односторон- них углов. Справедливы и обратные теоремы, которые мы сейчас докажем. IT е о р е м а. Если две параллельные прямые пересечены секущей, то накрест лежащие углы равны. Доказательство. Пусть параллельные прямые а и b пересечены секущей MN. Докажем-, например, что накрест ле- жащие углы 1 и 2 равны (рис. 160). Допустим, что это не так, т. е. Z. 1 Z. 2. Отложим от лу- ча МN угол PMN, равный углу 2, так, чтобы /LPMN и Z.2 были накрест лежащими углами при пересечении прямых МР и Ь секущей MN. По построению эти накрест лежащие углы равны, поэтому МР\\Ь. Мы получили, что через точку М проходят две прямые (прямые а и МР), параллельные прямой Ь. Но это про- тиворечит аксиоме параллельных прямых. Значит, наше допу- щение неверно, и Z.1 = Z.2. Теорема доказана. Следствие. Если прямая перпендикулярна к одной из двух параллельных прямых, то она перпендикулярна и к дру- гой. с Рис. 161 1 88
Пусть а||6 и cJLa, т. е. 2.1=90° (рис. 161). Прямая с пере- секает прямую а, поэтому она пересекает также прямую Ь. При пересечении параллельных прямых а и b секущей с образуются равные накрест лежащие углы: 2 1 = 22. Так как 2 1 =90°, то и 22=90°, т. е. cJLb, что и требовалось доказать. ~- I' Теорема. Если две параллельные прямые пересечены секущей, то соответственные углы равны. Доказательство. Пусть параллельны^ прямые а и Ь пересечены секущей с. Докажем, например, что соответственные углы 1 и 2 равны (см. рис. 149 на с. 81). Так как а||6, то накрест лежащие углы 1 и 3 равны. Углы 2 и 3 равны как вертикальные. Из равенств 21 = 23 и 22 = 23 следует, что 21 = 22. Теоре- ма доказана. IT е о р е м а. Если две параллельные прямые пересечены секущей, то сумма односторонних углов равна 180°. Доказательство. Пусть параллельные прямые а и Ь пересечены секущей с (см. рис. 149 на с. 81). Докажем, например, что 21 + 24=180°. Так как а||6, то соответственные углы 1 и 2 равны. Углы 2 и 4 смежные, поэтому 22+24 = 180°. Из равенств 21 = 22 и 22+24=2180° следует, что 21 + + 24 = 180°. Теорема доказана. . 40. Расстояние между параллельными прямыми. Рассмотрим одно из важнейших свойств параллельных прямых. Теорема. Все точки каждой из двух параллельных прямых равноудалены от другой прямой. Доказательство. Пусть а и о — параллельные пря- мые. Отметим на прямой а некоторую точку А и проведем из этой точки перпендикуляр АВ к прямой Ь (рис. 162). Докажем, что расстояние от любой точки X прямой а до прямой Ь рав- но АВ. Пусть XY — перпендикуляр, проведенный из точки X к пря- мой Ь. Так как ЛТ±6, то XY Л.а. Прямоугольные тре- угольники ABY и YXA равны по гипотенузе и острому углу (AY — общая гипотенуза, 2 1 = = 22 как накрест лежащие углы при пересечении парал- лельных прямых а и Ь се- Рис. 162 89
кущей ДУ). Следовательно, XY—AB. Итак, любая точка X прямой а находится на расстоянии АВ от прямой Ь. Очевидно, что все точки прямой b находятся на таком же расстоянии от прямой а. Теорема доказана. Из доказанной теоремы следует, что точка, движущаяся по _ одной из параллельных прямых, все время находится на одном и том же расстоянии от другой прямой. Расстояние от произвольной точки одной из параллельных прямых до другой прямой называется расстоянием между эти- ми прямыми. Замечание. Справедливо утверждение, обратное дока- занной теореме: все точки, расположенные по одну сторону от данной прямой и равноудаленные от нее, лежат на прямой, па- раллельной данной (докажите это утверждение самостоятель- но). На этом утверждении основано устройство инструмента, называемого рейсмусом (рис. 163, а). Рейсмус используется при столярных работах для разметки на поверхности дере- вянного бруска прямой, параллельной краю бруска. При пере- движении рейсмуса .вдоль края бруска его металлическая игла прочерчивает отрезок, параллельный краю бруска (рис. 163, б). 41. Практические способы построения параллельных пря- мых. Признаки параллельности прямых лежат в основе способов построения параллельных прямых с помощью различных инст- рументов, используемых на практике. Рассмотрим, например, способ построения параллельных прямых с помощью чертеж- ного угольника и линейки. Чтобы построить прямую, проходящую через точку М и па- 90
раллельную данной прямой а, сначала нужно приложить чертежный угольник к пря- мой а, а к нему линейку так, как показано на рисунке 164. Затем, передвигая уголь- ник вдоль линейки, следует добиться того, чтобы точка М оказалась на стороне уголь- ника, и провести прямую Ь. Прямые а и b параллельны, так как соответственные углы, обозначенные на рисунке 164 буквами аир, равны. На рисунке. 165 показан способ построения параллель- ных прямых при помощи рейс- шины. Этим способом поль- зуются в чертежной практике. Аналогичный способ при- меняется при выполнении сто- лярных работ, где для размет- ки параллельных прямых ис- пользуется малка, представ- ляющая собой две деревянные планки, скрепленные шарни- ром (рис. 166). Вопросы и задачи 408. На рисунке 167 ЛСЦВО и Z. 1 = Z.2. Докажите, что MN^BD. 409. На рисунке 168 CE=ED, BE —ЕЕ и K£\\AD. Докажите, что КЕ\\ВС. Рис. 167 Рис. 168 91
410. Докажите, что если при пересечении двух прямых а и b секущей накрест лежащие углы не равны, то прямые а и b пересекаются. 411. Параллельны ли прямые АВ и CD, изображенные на ри- сунке 169? 412. На рисунке 170 прямые а, Ь и с пересечены секущей d, Z.l=42°, Z.2 = 140°, Z.3=138°. Какие из прямых а, b и с параллельны? 413. Найдите все углы, ббразованные при пересечении двух па- раллельных прямых а и b секущей с, если: а) один из углов равен 150°; б) один из углов на 70° больше дру- гого. ,414. На рисунке 171 а||б и c||d. а) Назовите все углы, равные углу 1. б) Найдите Z.7, Z.8, Z.13, Z.14, если Z.5=60°. в) Найдите Z.15, если Z.1 = Z.4. 415. Концы отрезка АВ лежат на параллельных прямых а и Ь. Прямая, проходящая через середину О этого отрезка, пере- секает прямые а и b в точках С и D. Докажите, что CO = OD. 416. На рисунке 172, а и б Ц\т, Л||п. Найдите углы х, у и г. 417. Прямая, параллельная основанию равнобедренного тре- угольника АВС, пересекает боковые стороны АВ и АС в точках М и N. Докажите, что треугольник AMN равно- бедренный. Рис. 171 Рис. 172 92
Рис. 173 418. Докажите, что если биссектриса внешнего угла треуголь- ника параллельна стороне, то треугольник равнобедренный. 419. Через вершину С треугольника АВС проведена прямая, параллельная его биссектрисе AAi и пересекающая пря- мую АВ в точке D. Докажите, что AC=AD. 420. По данным рисунка 173 найдите Z.I. 421. На рисунке 174: a) Z.3 = Z.4, Z.1=7O°. Найдите Z.2. б) Z.l=50°, Z2=130°, Z.3=70°. Найдите ^4. 422. На рисунке 174 Z.l=49°, Z.2 = 131°. Докажите, что zil = Z5, zL3=Z4, Z4+ Z6= 180°. 423. Две параллельные прямые пересечены секущей. Докажите, что: а) биссектрисы накрест лежащих углов параллельны; б) биссектрисы соответственных углов параллельны; в) бис- сектрисы односторонних углов перпендикулярны. 424. Докажите, что если стороны одного угла соответственно параллельны сторонам другого угла, то такие углы или равны, или в сумме составляют 180°. Решение. Пусть АОВ и AiOiBi—данные углы и 0ЛЦ01Л1, OB||O|Bi (рис. 175). Прямая OiBt пересекает прямую OiAi и, значит, пересекает параллельную ей пря- мую ОА в некоторой точке М. Параллельные прямые ОВ й 01В1 пересечены секущей ОМ, поэтому один из углов, обра- Рис. 175 93
425. 426. 427. 428. 429. 430. дованных при пересечении прямых O|Bi и ОА (угол 1 на рисунке 175, а), равен углу АОВ (как накрест лежащие углы). Параллельные прямые О А и OiAi пересечены секущей OiM, поэтому либо Z.l = Z-AiOiBi (рис. 175, а), либо Z.1 + -4-/.Л1О1В1 = 180° (рис. 175, б). Из равенства Z_\ = Z-AOB и последних двух равенств следует, что либо Z_AOB = = Z_AiOiBx (рис. 175,а), либо Z-AOB+ ^^10^1 = 180° (рис. 175, б), что и требовалось доказать. На рисунке; 176 а||б, c||d, Z.4=45°. Найдите углы 1, 2 и 3. Через точку пересечения биссектрис углов В и С треуголь- ника АВС проведена прямая, параллельная прямой ВС и пересекающая стороны АВ и АС соответственно в точках М и N. Докажите, что MN=BM-j-CN. Через точку О пересечения биссектрис углов В и С тре- угольника АВС проведены прямые ОЕ и OD, параллель- ные соответственно сторонам АВ и АС (рис. 177). Дока- жите, что периметр треугольника 0ED равен ВС. Расстояние между параллельными прямыми а и b равно 3 см, а между параллёльными прямыми а и с равно 5 см. Найдите расстояние между прямыми бис. Даны неразвернутый угол АВС и отрезок PQ. Что пред- ставляет собой множество точек, лежащих внутри данного угла и удаленных от прямой ВС на расстояние PQ? Что представляет собой множество всех точек плоскости, каждая из которых равноудалена от двух данных парал- лельных прямых? 431. Прямые а и b параллельны. Докажите, что середины всех отрезков XY, где Хе а, а Уеб, лежат на прямой, параллель- ной прямым а и Ь и равноудаленной от этих прямых. 432. Что представляет собой множество всех точек плоскости, каждая из которых находится на данном расстоянии от прямой а? Рис. 176 Рис. 177 94
Задачи на построение 433. Даны прямая а и отрезок АВ. Постройте прямую р, парал- лельную прямой а, так, чтобы расстояние между прямыми аир было равно АВ. Решение. Отметим на прямой а какую- нибудь точку С и проведем через нее прямую Ь, перпендикулярную к пря- мой а (рис. 178). Затем на одном из лучей прямой Ь, исходя- щем из точки С, отложим отрезок CD, равный отрезку АВ. Через точку D проведем прямую р, перпендикулярную к прямой Ь. Прямая р искомая (см. доказательство теоре- мы п. 40). Как видно из построения, для любой данной прямой а и для любого данного отрезка АВ искомую прямую р можно построить, причем задача имеет два решения (прямые р и pi на рисунке 179). 434. Постройте треугольник АВС так, чтобы сторона АВ и высо- та СИ, проведенная к этой стороне, были равны соответ- ственно данным отрезкам PiQi и P2Q2, а угол А был равен данному углу hk. Решение. Данные отрезки Pi Qi и P2Q2 и угол hk изобра- жены на рисунке 180, а. Построим угол XAY, равный данному углу hk, и отло- жим на луче АХ отрезок АВ, равный данному отрезку PiQi (рис. 180, б). Для построения вершины С искомого треугольника заметим, что расстояние от точки С до прямой АВ должно равняться P2Q2. Поэтому точка С должна ле- жать на прямой р, параллельной прямой АВ и такой, что расстояние между прямыми р и АВ равно P2Q2. 41--------15 Рис, 178 0 ь р а с А О, Рис. 179 95
Следовательно, искомая точка С есть точка пересече- ния прямой р и луча АУ. Построение прямой р выполнено на рисунке 180, б (см. задачу 433). Очевидно, треугольник АВС удовлетворяет всем усло- виям задачи: AB=PtQh CH=P2Q2, AA = Ahk. Описанный ход построения показывает, что при любых данных отрезках PiQi, P2Q2 и угле hk искомый треуголь- ник построить можно. Так как луч АХ можно выбрать произвольно, То существует бесконечно много треугольни- ков, удовлетворяющих условию задачи. Все эти треуголь- ники равны (объясните почему), поэтому принято говорить, что задача имеет единственное решение. 435. Даны пересекающиеся прямые а и b и отрезок PQ. На пря- мой а постройте-точку, удаленную от прямой b на расстоя- ние PQ. 436. Постройте треугольник АВС по сторонам АВ, АС и вы- соте BD. 437. Постройте прямоугольный треугольник по катету и проти- волежащему углу. 438. Постройте треугольник по стороне, высоте, проведенной к ней, и медиане, проведенной к одной из двух других сто- рон. 439. Дан треугольник АВС. Постройте отрезок DE, параллель- ный прямой АС, так, чтобы точки D и Е лежали на сторонах АВ и ВС и DE=AD + CE. 96
$ 4. СУММА УГЛОВ ТРЕУГОЛЬНИКА 42. Теорема о сумме углов треугольника. Докажем одну из важнейших теорем геометрии — теорему о сумме углов тре- угольника. | Теорема. Сумма углов треугольника равна 180°. Доказате ль с т в о. Рассмотрим произвольный треуголь- ник ЛВС и докажем, что 2.Л-|-ZB-f-ZC= 180°. Проведем через вершину В прямую а, параллельную сторо- не АС (рис. 181). Углы 1 и 4 являются накрест лежащими-угла- ми при пересечении параллельных прямых а и АС секущей АВ, а углы 3 .и 5 — накрест лежащими углами при пересечении тех же параллельных прямых секущей ВС. Поэтому Z4=Z1, Z5=Z3. (1) Очевидно, что сумма углов 4, 2 и 5 равна развернутому углу с вершиной В, -т. е. Z4-|-Z-2»hZ-5= 180°. Отсюда, учитывая равенства (1), получаем: Z. 14- Z2-|- Z3 = 180° или Z-A-[- + ZB-f-Z Сч= 180°. Теорема доказана. Следствие. Внешний угол треугольника равен сумме двух углов треугольника, не смежных с ним. В самом деле, пусть Z-BCD— внешний угол треугольни- ка ЛВС, смежный с углом 3 (рис. 182). Тогда Z-BCD-\- Z3= = 180°, а по теореме о сумме углов треугольника (Zl-f-Z2) + + Z 3 — 180°. Отсюда получаем: ZBCD = Z. 1 + Z. 2, что и требовалось доказать. 43. Некоторые свойства прямоугольных треугольников. Рас- смотрим некоторые свойства прямоугольных треугольников, которые устанавливаются с помощью теоремы о сумме углов треугольника. 1°. Сумма двух острых углов прямоугольного треугольника равна 90°. 4 Заказ 45 97
Рис. 183 Рие. 184 В самом деле, сумма всех трех углов прямоугольного тре- угольника. равна 180°, а прямой угол равен 90°, поэтому сумма двух острых углов прямоугольного треугольника рав- на 90°. 2°. Катет прямоугольного треугольника, лежащий против угла в 30°, равен половине гипотенузы. Пусть АВС — прямоугольный треугольник, в котором Z_A прямой, Z_B=30° (рис. 183, а). Докажем, что АС=±-ВС. По свойству 1° Z.B + Z.C=90°, поэтому Z.C=90° — — Z.B = 60°. Приложим к треугольнику АВС равный ему треугольник ABD так, как показано на рисунке 183,6. Получим треугольник BCD, в котором ; Z. В == Z. D = 60°, поэтому СВ = =ВС. Так как A£=-^-CD, то ЛС—-^-ВС, что и требовалось доказать. 3°. Если катет прямоугольного треугольника равен половине гипотенузы, то угол, лежащий против этого катета, равен 30°. Пусть АВС — прямоугольный треугольник, в котором Z.A прямой, ЛС=-|-ВС (рис. 184, а). Докажем, что zLABC=3O°. Приложим к треугольнику АВС равный ему треугольник ABD так, как показано на рисунке 184, 6. Получим треугольник BCD, в котором DC=2AC = BC, поэтому Z.DBC= Z-D или 2Z_ABC= /LC. По свойству 1° Z.C=90°— Z.ABC. Таким об- разом, 2/.ЛВС = 90° — Z.ABC, откуда Z.ABC=30.°, что и требовалось доказать. 44. Уголковый отражатели В п. 43 мы доказали, что сумма двух острых углов прямоугольного треугольника равна 90°. Это свойство лежит в основе конструкции простейшего уголкового отражателя. Прежде чем описать его устройство, рассмотрим следующую задачу. 98
Задача. Угол между ъ&ркилами ОА и ОВ равен 90°. Луч света, падающий на зеркало (ЭЛ мод углом и, отражаемся от него, а затем отражается от зеркала ОВ (рис. 185). Доказать» что падающий и отраженный лучи параллельны. Решение. По закону отражения света падающий луч SM и луч MN со- ставляют с прямой О А равные углы а. Так как треугольник MON прямоуголь- ный, то угол MN0 равен 90° — а. Применяя опять закон отражения света, полу- чаем, что луч MN и отраженный луч ДОТ составляют с прямой ОВ равные углы. Обращаясь ж рисунку 1*85, мы видим, что Z_SMW= 180° — 2а, ZAfiVr=180° — —2 (90°— а)—2а, .поэтому + zLMNT= 180°. Следовательно, падаю- щий луч SM и отраженный луч NT параллельны (п. 36), что и требовалось доказать. Простейший уголковый отражатель представляет сабой несколько зеркал, составленных так, что соседние зеркала образуют угол в 30°. На рисунке 186 в виде ломаной линии схематически изображен такой отражатель. Представим себе, что на этот отражатель падает пучок -параллельных лучей (на рисунке эти лучи изображены сплошными линиями со стрелками). Тогда отраженные лучи будут параллельны падающим лучам (эти лучи изображены штриховыми линиями со стрелками). Таким образом, уголковый отражатель, «возвращает назад» падающий на него пучок параллельных лучей при любом расположе- нии отражателя по отношению к падающему пучку лучей. Это свойство уголкового отражателя используется в технике. Так, на одной из автоматических станций, запущенных в Советском Союзе на поверхность Луны, был установлен уголковый отражатель специальной конструкции. (Уголковый отражатель, используемый на практике, устроен более сложно, чем описанный простейший, но принцип его действия тот же, что и у простей- шего уголкового отражателя.) С поверхности Земли участок Луны, на котором находилась автоматическая станция с уголковым отражателем, был освещен 4* 99
лучом лазера. Отраженные лучи были «возвращены назад» в то место, где находился лазер. Измерив .точно время от момента включения лазера до мо- мента возвращения сигнала, удалось с весьма высокой точностью найти рас- стояние от поверхности Земли до поверхности Луны. Вопросы и задачи 440. Найдите угол С треугольника АВС, если: а) Z-Л =65°, Z.B=57°; б) Z-A=24°, Z.B=130°; в) Z_A=a, ZB = p; г) АА = а, ЛВ = 2а; д) ^Л = 90°, ZB = ₽; е) Z.A = =60° + a, Z.B=60° —a. 441. Найдите все углы, обозначенные цифрами, на рисунке 187. 442. Найдите углы треугольника АВС, если: Z.A: Z.B: Z.C=2:3:4. 443. Докажите, что каждый угол равностороннего треугольника Рис. 188 Рис. 189 444. Биссектрисы углов Л и В равно- стороннего треугольника ЛВС пе- ресекаются в точке М. Найдите /LAMB. 445. На рисунке 188 Z1 = Z.2. Дока- жите, что Z.3= Z.4. 446. Прямая параллельна основанию ВС равнобедренного треугольника ЛВС и пересекает его боковые сто- роны в точках М и N. Найдите углы треугольника AMN, если: а) ЛЛ=72Р; б) ZB=37°30'. 447. На рисунке 189 СЛ = СВ, MN\\BC. Найдите углы треугольника AMN, если: а) ZB=47°; б) ZC=110°. 448. Найдите углы равнобедренного треугольника, если: а) угол при • основании в два раза больше угла, противолежащего основанию; б) угол при основании в три раза меньше внешнего угла, смежного ' с ним. 100
449. Один из углов равнобедренного треугольника равен а. Найдите два других угла треугольника, если а) а=40°; б) а=60°; в) а = 80°; г) а = 100°. 450. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС про- ведена биссектриса AD. Найдите Z.ADC, если Z.C=50°. 451. Биссектрисы углов А и В треугольника АВС пересекаются в точке М. Найдите Z.AMB, если 2.Л = 58°, Z.B=96°. 452. В прямоугольном треугольнике АВС биссектрисы острых углов А и В пересекаются в точке М. Найдите Z.AMB. 453. Медиана AM треугольника АВС равна половине стороны ВС. Докажите, что треугольник АВС прямоугольный. 454. Докажите, что если один из внешних углов треугольника в два раза больше угла треугольника, не смежного с ним, то треугольник равнобедренный. 455. Докажите, что биссектриса внешнего угла при вершине равнобедренного треугольника, противолежащей основа- нию, параллельна основанию1. 456. Один из внешних углов равнобедренного треугольника ра- вен 115°. Найдите'углы треугольника. 457. Найдите углы равнобедренного треугольника АВС с осно- ванием АС, если AD — биссектриса треугольника, а zLADB = 110°. 458. Найдите углы равнобедренного прямоугольного треуголь- ника. 459. В равнобедренном треугольнике CDE с основанием СЕ про- ведена высота CF. Найдите /LECF, если Z.D=54°. 460. В прямоугольном треугольнике АВС 2.Л=30°, ВМ— ме- диана, проведенная к гипотенузе. Докажите, что один из треугольников АВМ и МВС равносторонний, а другой — равнобедренный. 461. Высоты, проведенные к боковым сторонам АВ и АС остро- угольного равнобедренного треугольника АВС, пересека- ются в точке М. Найдите углы треугольника АВС, если Z. ВМС =140°. 462. Высоты AAi и ВВ\ треугольника АВС пересекаются в точ- ке М. Найдите Z-AMB, если ЛЛ=55°, Z.B=67°. 463. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС про- ведены биссектриса AF и высота АН. Найдите углы тре- угольника AHF, если Z.B = 112°. 101
464. Один из углов прямоугольного треугольника равен 60°, а сумма гипотенузы и меньшего из катетов равна 26,4 см. Найдите гипотенузу треугольника. 465. В прямоугольном треугольнике АВС с прямым углом С внешний угол при вершине А равен 120°, АС+АВ=Л8 см. Найдите АС и АВ. 466. В равностороннем треугольнике АВС проведена биссектри- са AD. Расстояние от точки D до прямой АС равно 6 см. Найдите AD. 467. Угол, противолежащий основанию равнобедренного тре- угольника, равен 120°. Высота, проведенная к боковой стороне, равна 9 см. Найдите основание треугольника. 468. Высота, проведенная к основанию равнобедренного тре- угольника, равна 7,6 см, а боковая сторона треугольника равна 15,2 см. Найдите углы этого треугольника. 469. С помощью циркуля, и линейки постройте угол, равный: а) 30°; б) 60°; в) 15°; г) 120°. Решение а) и б). Построим прямой угол hk с вершиной в некоторой точке А и на стороне h отметим произвольную точку В. Затем построим окружность с центром В, радиус -которой равен 2АВ. Эта окружность пересечет луч k в не- которой точке С. В прямоугольном треугольнике АВС по построению АВ—^-ВС, поэтому Z.C=30°, Z.B=60°. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ К ГЛАВЕ V 1. Дайте определение параллельных прямых. Какие два от- резка называются параллельными? 2. Что такое секущая? Назовите пары углов, которые обра- зуются при пересечении двух параллельных прямых се- кущей. 3. Докажите, что если при пересечении двух прямых секущей накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. 4. Докажите, что две прямые, перпендикулярные к одной и той же прямой, параллельны. 5. Докажите, что если при пересечении двух прямых секу- щей соответственные углы равны, то прямые параллельны. 6. Докажите, что если при пересечении двух прямых секущей сумма односторонних углов равна 180°, то прямые па- раллельны. 102
7. Какие утверждения называются аксиомами? Приведите примеры аксиом. 8. Докажите, что через данную точку, не лежащую на данной прямой, проходит прямая, параллельная данной. 9. Сформулируйте аксиому параллельных прямых. 10. Докажите, что прямая, пересекающая одну из двух па- раллельных прямых, пересекает и другую. 11. Докажите, что если две прямые параллельны третьей пря- мой, то они параллельны. 12. Докажите, что при пересечении двух параллельных пря- мых секущей накрест лежащие углы равны. 13. Докажите, что если прямая перпендикулярна к одной из двух параллельных прямых, то она перпендикулярна и к другой. 14. Докажите, что при пересечении двух параллельных пря- мых секущей: а) соответственные углы равны; б) сумма односторонних углов равна 180®. 15. Докажите, что все точки каждой из двух параллельных прямых равноудалены от другой прямой. 16. Что называется расстоянием между двумя параллельны- ми прямыми? 17. Какие практические способы проведения параллельных прямых вы знаете? 18. Сформулируйте и. докажите теорему о -сумме углов тре- угольника. 19. Докажите, что внешний угол треугольника равен сумме двух углов треугольника, не смежных с ним. 20. Докажите, что сумма двух острых углов прямоугольного треугольника равна 90°. 21. Докажите, что катет прямоугольного треугольника, ле- жащий против угла в 30°, равен половине гипотенузы. Сформулируйте и докажите обратное утверждение. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ 470. Биссектриса угла А треугольника АВС пересекает сторону ВС в точке D. Серединный перпендикуляр отрезка AD пере- секает сторону АС в точке М. Докажите, что MD\\AB. 471. Отрезок AD — биссектриса треугольника АВС. Через точку D проведена прямая, параллельная АС и пересекающая 103
473. ШРг. 474. сторону АВ, в точке Е. Докажите, что треугольник ADE равнобедренный. Два тела Р\ и Рг подвешены на концах нити, перекинутой через ролики А и В (рис. 190). Третье тело Рз подвешено на той же нити в точке С и уравнове- шивает тела Pt и Рг.- Докажите, что Z- АСВ = Z. СЛР1 + Л. СВР2. На рисунке 191 ЛД||В£, AC=AD и ВС=ВЕ. Докажите, что угол DCE прямой. По данным рисунка 192 найдите Z.I. 475. На рисунке 193 DE — биссектриса угла ADF. По данным рисунка найдите углы треугольника ADE. 476. Даны треугольник АВС и точки Ми N такие, что середина отрезка ВМ совпадает с серединой стороны Л С, а середина отрезка CN — с серединой стороны АВ. Докажите, что точки М, N и Л лежат на одной прямой. 477. В треугольнике АВС биссектрисы равных углов В и С пере- секаются в точке О. Докажите, что угол ВОС равен внеш- нему углу треугольника при вершине В. Рис. 191 104
478. На стороне AD треугольника ADC отмечена точка В так, что BC—BD. Докажите, что прямая DC парал- лельна биссектрисе угла АВС. 479. На рисунке 194 AB\\CD. а) Найдите A.BED, если 2.ЛВС = 30°, Z-CDE= =40°. б) Найдите А АВС, если ZBBD = 70°, Z. ВВС = 20°. 480*. На рисунке 195 АВ—АС, AP=PQ = QR = RB = BC. Най- дите Z.A. 481. На рисунке 196 прямые а и Ь парал- лельны, Z.2: Z.3 : Z4 = 5 : 3 : 4. Найдите Z. 1. 482. В треугольнике АВС проведена вы- сота BD. Найдите углы треугольни- ков ABD и BDC, если /_Л = 38°, Z.B = 110°. 483. В прямоугольном треугольнике АВС проведена высота CD к гипотену- зе АВ. Докажите, что Z_A = = Z.BCD. 484. Из середины D стороны ВС равно- стороннего треугольника АВС про- веден перпендикуляр DM к прямой АС. Найдите AM, если АВ=12 см. 485. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС, равным 37 см, внешний угол при вершине В равен 60°. Найдите расстояние от вершины С до прямой АВ. 486. Из вершины угла треугольника проведены биссектриса и высота. Докажите, что угол между ними равен полураз- ности двух других углов треугольника. 487. На рисунке 197 угол АС В прямой, АЕ=АС и BD = BC. Докажите, что Z-DCE = 45°. 488. С помощью циркуля и линейки постройте угол, равный: а) 15.0°; б) 135°; в) 165°; г) 75°; д) 105°.
ЗАДАЧИ ПОВЫШЕННОЙ ТРУДНОСТИ Задачи к главе I 489. Дано конечное число попарно пересекающихся прямых. Из- вестно, что через точку пересечения двух прямых проходит по крайней мере еще одна из данных прямых. Докажите, что все эти прямые проходят через одну точку. 490. Дано конечное число точек. Известно, что прямая, проходя- щая через любые две точки, содержит по крайней мере еще одну из данных точек. Докажите, что все эти точки лежат на одной прямой. 491. Точки А, В и С лежат на одной прямой, точки М и N — середины отрезков ЛВ и Л С.' Докажите, что BC=2MN. 492. Пусть а — число, выражающее длину отрезка АВ при еди- нице измерения CD, а Ь — число, выражающее длину от- резка CD при единице измерения АВ. Как связаны между собой числа о и 6? 493. Длина отрезка АВ при единице измерения E\F\ выражается числом т, а при единице измерения E2F2 — числом п. Ка- ким числом выражается длина отрезка EiFt при единице измерения £2^2? 494. Отрезок длиной 1 см покрыт некоторым количеством отрез- ков так, что любая его точка покрыта не менее чем одним, но не более чем двумя отрезками. Докажите, что из этих отрез- ков можно выбрать несколько отрезков, не имеющих общих точек, так, чтобы сумма их длин была не менее 0,5 см. 495. Пусть Z-hk — меньший из двух смежных углов hk и hl. Докажите, что Z./г/г—90°—-^-(Z.hl—Z-hk), a Z.A/=90° + +±-(Z.hl-Z-hk). 496. Докажите, что если биссектрисы углов АВС и CBD перпен- дикулярны, то точки А, В и D лежат на одной прямой. 106
497. Пять прямых пересекаются. в одной точке. Найдите сумму тех пяти из десяти образовавшихся углов, которые не име- ют общих сторон. Задачи к главе II 498. Точки Ci и С2 лежат по разные стороны от прямой АВ и распо- ложены так, что ACi=BC2 и Z.BACt = /LABC2. Докажите, что прямая С1С2 проходит через середину отрезка АВ. 499. Даны два треугольника: АВС и AiBtCi. Известно, чтог ЛВ=Д|В1, AC=AiCi, Z4=Z.4i. На сторонах АС и ВС треугольника АВС взяты соответственно- точки К. и L, а на сторонах AiCt и BiCi, треугольника Д1В1С1—точки Kt и L\ так, что AK=A\Ki, LC=L\C\. Докажите,, что: a) KL= = KiLi‘, б) AL—AiLi. 500. Стороны равностороннего треугольника АВС продолжены, как показано на рисунке 198, на равные отрезки AD, СЕ, BF. Докажите, что треугольник DEF — равносторонний. 501. На рисунке 199 ОА = ОВ, AC=BD, прямые AD и ВС пере- секаются в точке Е. Докажите, что луч ОЕ — биссектриса угла ХОY.-Пользуясь этой задачей, укажите способ по- строения биссектрисы угла. 502. Сторона и два угла одного треугольника равны какой-то- стороне и каким-то двум углам другого. Могут ли эти треугольники быть неравными? 503. Две стороны и угол одного треугольника равны каким-то двум, сторонам и углу другого треугольника. Могут ли эти треугольники быть неравными? 504. Три угла и две стороны одного треугольника равны каким-то трем углам и двум сторонам другого треугольника. Могут ли эти треугольники быть неравными? Рис. 198 Рис. 199 107
505. Докажите, что если угол, прилежащая к нему сторона и сумма двух других сторон одного треугольника соответ- ственно равны углу, прилежащей к нему стороне и сумме двух других сторон другого треугольника, то такие тре- угольники равны. Задачи к главам III и IV 506. Точки М и N лежат по разные стороны от прямой АВ. Из- вестно, что Z.MAB — Z-ABN. Докажите, что прямые AM и BN не пересекаются. 507. Докажите, что Д.АВС= A.AiBiC\, если Z.A— Z.A1, Z_B = = ABiy BC=BtCi. 508. Докажите, что любой отрезок с концами на разных сторонах треугольника не больше наибольшей из сторон треугольника. 509. Даны три точки А, В, С прямой а и точка D, не лежащая на этой прямой. Докажите, что по крайней мере два из трех отрезков AD, BD и CD не равны друг другу. 510. Стороны ВС и AD треугольников АВС и ABD пересекаются. Докажите, что BCA-AD>ACA-BD. 511. В треугольнике АВС точка D лежит на стороне АС, АВ>ВС. Докажите, что AB>BD. 512. Отрезок ВВ\ — биссектриса треугольника АВС. Докажите, что ВА>В\А и ВС>В\С. 513. Внутри треугольника АВС взята точка D такая, что AD — =АВ. Докажите, что АС>АВ. 514. В треугольнике АВС, в котором сторона АВ больше АС, проведена биссектриса AD. Докажите, что Z-ADB> Z-ADC и BD>CD. 515. Две стороны треугольника не равны друг другу. Докажи- те, что медиана, проведенная из их общей вершины, со- ставляет с меньшей из сторон больший угол. 516. Докажите теорему: если в треугольнике биссектриса явля- ется медианой, то треугольник равнобедренный. 517. В разностороннем треугольнике АВС проведен отрезок AM, соединяющий вершину А с произвольной точкой М сторо- ны" ВС. Докажите, что треугольники АМВ и АМС не равны друг другу. 108
518. Дан равнобедренный треугольник АВС с основанием ВС. Серединный перпендикуляр стороны АС пересекает пря- мую ВС в точке D такой, что точка В лежит между точками С и D. На прямой AD взята точка Е так, что AE=BD и точка А лежит между точками Е и D. Докажите, что Д CDE — равнобедренный. 519. Через вершину А треугольника АВС проведена прямая, перпендикулярная к биссектрисе угла А, а из вершины В проведен перпендикуляр ВН к этой прямой. Докажите, что периметр треугольника ВСН больше периметра треуголь- ника АВС. 520. В треугольнике АВС, где АВ<.АС, проведены биссектриса AD и высота АН. Докажите, что точка Н лежит на луче DB. 521. Докажите, что в неравнобедренном треугольнике основа- ние биссектрисы треугольника лежит между основаниями медианы и высоты, проведенных из этой же вершины. 522. Прямая а пересекает отрезок АВ и перпендикулярна к нему. Для каждой точки М£а строится. точка N, не лежащая на АВ, так, что Z-NAM = Z.MAB и Д NBM— Z.MBA. Докажи- те, что разность AN—BN не зависит от положения точки М. 523. В треугольнике АВС высота AAi не меньше стороны ВС, а высота ВВ\ не меньше стороны АС. Докажите, что тре- угольник АВС — равнобедренный и прямоугольный. Задачи к главе V 524. Прямые, содержащие биссектрисы внешних углов при вершинах В и С треугольника АВС, пересекаются в точ- ке О. Найдите угол ВОС, если угол А равен а. 525. Через каждую вершину треугольника проведена прямая, перпендикулярная к соответствующей биссектрисе тре- угольника. Эти прямые, пересекаясь, образуют три тре- угольника. Докажите, что углы этих треугольников со- ответственно равны. 526. В каждом из следующих случаев определите вид тре- угольника: а) сумма любых двух углов больше 90°; б) каж- дый угол меньше суммы двух других углов. 527. Докажите, что угол треугольника является острым, пря- мим или тупым, если медиана, проведенная из вершины этого угла, соответственно больше, равна или меньше по- ловины противоположной стороны. 109
528. В прямоугЬльном треугольнике АВС с прямым углом А проведены высота АН и медиана AM; Z.B = a, где а <45°. Найдите угол НАМ. 529. Докажите, что в прямоугольном треугольнике с неравны- ми катетами биссектриса прямого угла делит угол меж- ду высотой и медианой, проведенными из той же верши- ны, пополам. 530. Медиана и высота треугольника, проведенные из одной вершины угла треугольника, делят этот угол на три равные части. Докажите, что треугольник прямоуголь- ный. 531. Внутри равнобедренного треугольника АВС с основани- ем ВС взята точка М такая, что Z.AfBC=30°, Z-MCB = = 10°. Найдите угол АМС, если 2.ВЛС = 80°. 532. В треугольнике ABC Z.В — 70°, Z.C = 50°. На сторонах АВ и АС взяты точки М и N так, что Z.AfCB=40° и Z_NBC = 50°. Найдите угод NMC. 533. На боковых сторонах ВА и ВС равнобедренного треуголь- ника АВС с углом В, равным 20°, взяты соответственно точки Q и Р так, что Z_ACQ=60° и Х.САР=50°. Найди- те угол APQ. 534. В прямоугольном треугольнике АВС проведена высо- та BD. На гипотенузе АС взята точка Р так, что АВ=АР. Докажите, что луч ВР является биссектрисой угла CBD. Задачи на построение 535. Постройте треугольник по углу, высоте и биссектрисе, про- веденным из вершины этого угла. 536. Дана окружность с центром О и точка А вне ее. Проведите через точку А прямую, пересекающую окружность в точках В и С таких, что АВ = ВС. 537. Точки Л и В лежат по одну сторону от прямой а. Построй- те точку М прямой а так, чтобы сумма AM А-МВ была бы меньше суммы ЛХ-f-XB, где X — любая точка прямой а, отличная от М. 538. Даны две точки Л и В и прямая а, .не проходящая через эти точки. На прямой а постройте точку, равноудаленную от точек Л и В. Всегда ли задача имеет решение? по
539. Постройте точку, лежащую на данной окружности и рав- ноудаленную от концов данного отрезка. Сколько решений может иметь задача? 540. Через три данные точки проведите окружность. Всегда ли задача имеет решение? 541. Постройте прямоугольный треугольник АВС, если даны острый угол В и биссектриса BD. 542. Постройте треугольник по стороне, а также высоте и ме- диане, проведенным к этой стороне. 543. На данной окружности постройте точку, равноудаленную от двух данных пересекающихся прямых. Сколько реше- ний может иметь задача? 544. Дан треугольник АВС с прямым углом А. На стороне АВ постройте точку М, находящуюся на расстоянии AM от прямой ВС. 545. Даны три попарно пересекающиеся прямые, не проходящие через одну точку. Постройте точку, равноудаленную от этих прямых. Сколько решений имеет задача? 546. Постройте треугольник по периметру, одному из углов и высоте, проведенной из, вершины другого угла. 547. Постройте треугольник по стороне, разнос+и углов при этой стороне и сумме двух других сторон. 548. Постройте треугольник по периметру и двум углам. 549. Даны равносторонний треугольник АВС и точка В\ на сто-, роне АС. На сторонах ВС и АВ постройте точки Л1 и Ct так, чтобы треугольник Л1В1С1 был равносторонним.
ПРИЛОЖЕНИЕ ОБ АКСИОМАХ ПЛАНИМЕТРИИ Напомним, что аксиомами называются те основные поло- жения геометрии, которые принимаются в качестве исходных. Вместе с так называемыми основными понятиями они образуют фундамент для построения геометрии. Первыми основными понятиями, с которыми мы познакомились, являются поня- тия точки и прямой. Определения основных понятий не даются, а их свойства выражаются в аксиомах. Можно поэтому ска- зать, что основные понятия как бы определяются аксиомами. Используя основные понятия и аксиомы, мы даем определения новых понятий, формулируем и доказываем теоремы и таким образом изучаем свойства геометрических фигур. Отметим, что не все аксиомы, необходимые для построения планиметрии, были приведены в нашем учебнике — для упро- щения изложения некоторые из них мы не формулировали, хотя ими и пользовались. Здесь мы приведем все аксиомы планиметрии. Первые три аксиомы характеризуют взаимное расположение точек и прямых. 1. Каждой прямой принадлежат по крайней мере две точки*. 2. Имеются по крайней мере три точки, не лежащие на одной прямой. 3. Через любые две точки проходит прямая, и притом толь- ко одна. Для точек, лежащих на одной прямой, мы использовали понятие «лежать между», которое относим к основным поня- * Такие понятия, как «принадлежность», «множество», «число» и т. д., относятся не только к геометрии, но и к другим разделам математики. По- этому мы считаем их известными и не относим к числу основных понятий планиметрии. 112
тиям геометрии. Свойство этого понятия выражено в следую- щей аксиоме. 4. Из трех точек прямой одна и только одна точка лежит между двумя другими. Подчеркнем, что, говоря «точка В лежит между А и С», мы имеем в виду, что А, В, С — различные точки прямой и точка В лежит между С и А. Иногда вместо этих слов мы говорим, что точки А и В лежат по одну сторону от точки С (аналогич- но точки В и С лежат по одну сторону от точки Л), или точки Л и С лежат по разные стороны от точки В. 5. Каждая точка О прямой разделяет ее на две части, назы- ваемые дополнительными лучами, так, что любые две точки одного и того же луча лежат по одну сторону от точки О, а лю- бые две точки разных лучей лежат по разные стороны от точки О. - При этом точка О не лежит ни на одном из указанных лучей. Напомним, что отрезком АВ называется геометрическая фи- гура, содержащая точки Л и В и все точки прямой АВ, лежащие между Л и В. Если отрезок АВ не имеет общих точек с прямой а, то говорят, что точки Л и В лежат по одну сторону от прямой а; если же отрезок АВ пересекается с прямой а (в некоторой точке С, лежащей между Л и В), то говорят, что точки Л и В лежат по разные стороны от прямой а. 6. Каждая прямая а разделяет плоскость на две части так, что любые две точки одной-и той же части лежат по одну сторону от прямой а, а любые две точки разных частей лежат по разные стороны от прямой а. Перейдем к аксиомам, связанным с понятием наложения и равенства фигур. В главе I мы определили равенство геометри- ческих фигур, используя понятие наложения. При этом мы опи- рались на наглядные представления о наложении фигур и до- пускали, что всякая геометрическая фигура (т. е. все ее точки) может перемещаться. Но геометрические фигуры не материаль- ные тела, а воображаемые объекты, поэтому наложение гео- метрических фигур следует понимать в особом смысле. Понятие наложения относится в нашем курсе к основным понятиям геометрии. Определение этого понятия не дается, а свойства наложения выражаются в аксиомах. Сформулируем эти аксиомы. 113
7. При наложении каждая точка плоскости сопоставляется одной определенной точке плоскости. Для упрощения формулировок остальных аксиом о свойст- вах наложений введем понятие равенства фигур. Для этого заметим, что согласно аксиоме 7 при наложении каждой точке всякой фигуры сопоставляется некоторая точка плоско- сти. Поэтому самой фигуре сопоставляется какая-то опреде- ленная фигура. Если существует наложение, при котором фигуре Ф сопоставляется фигура Фь то говорят, что фигуру Ф можно совместить наложением с фигурой Ф| или что фигу- ра Ф равна фигуре Фь Приведем теперь остальные аксиомы о свойствах наложений. 8. Если при наложении совмещаются концы двух отрезков, то совмещаются и сами отрезки. 9. На любом луче от его начала можно отложить отрезок, равный данному, и притом только один. Это означает, что если даны какой-то отрезок АВ и какой-то луч h. с началом в точке О, то на луче h существует, и притом только одна, точка С такая, что отрезок АВ равен отрезку OG. 10. От любого луча в данную сторону можно отложить угол, равный данному неразвернутому углу, и притом только один. 11. Любой угол hk можно совместить наложением с равным ему углом hiki двумя способами: 1) так, что луч h совместится с лучом hi, а луч k — с лу- чом ki\ 2) так, что луч h совместится с лучом k\, а луч k — с лу- чом hi. 12. Любая фигура равна самой себе. 13. Если фигура Ф равна фигуре Фь то фигура Ф1 равна фигуре Ф. 14. Если фигура Ф1 равна фигуре Фз, а фигура Фз равна фигуре Фз, то фигура Ф1 равна фигуре Фз. Следующие две аксиомы связаны с измерением отрезков. Прежде чем их сформулировать, напомним, как измеряются отрезки. Пусть АВ — измеряемый отрезок, PQ — единица измерения отрезков. На луче АВ отложим отрезок AAi = PQ, на луче AiB — отрезок AiAz = PQ и т. д. до тех пор, пока точка Ап не совпадет с В либо точка В не окажется лежащей между Ап и Ля+|. В первом случае говорят, что длина отрез- 114
ка АВ при единице измерения PQ выражается числом п (или что отрезок PQ укладывается в отрезке АВ п раз). Во втором случае можно сказать, что длина отрезка АВ при единице изме- рения PQ приближенно выражается числам п. Для более точно- го измерения отрезок PQ делят на4 равные части, обычно на 10 равных частей, и с помощью одной из этих частей измеряют описанным способом остаток АпВ. Если при этом десятая часть отрезка PQ не укладывается целое число раз в измеряемом остатке, то ее делят на 10 равных частей и продолжают про- цесс измерения. Мы предполагаем, что таким способом можно измерить любой отрезок, т. е. выразить его длин/ при данной единице измерения конечной или бесконечной десятичной дробью. Это утверждение кратко сформулируем так. 15. При выбранной единице измерения отрезков ддина каж- дого отрезка выражается положительным числом. Кроме того, справедлива аксиома существования отрезка данной длины. 16. Для любого положительного числа существует отрезок, длина которого при выбранной единице измерения отрезков выражается этим числом. Систему аксиом планиметрии завершает аксиома парал- лельных прямых. 17. Через точку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна прямая, параллельная данной. Отметим, что для построения геометрии можно использовать различные системы аксиом. Например, вместо аксиомы парал- лельных прямых можно принять в качестве аксиомы утвержде- ние о том, что сумма углов треугольника равна 180°. Тогда утверждение «Через точку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна прямая, параллельная данной» можно доказать как теорему (попробуйте провести такое доказатель- ство самостоятельно). От различных систем аксиом требуется лишь, чтобы они были эквивалентны, т. е. приводили бы к од- ним и тем же выводам. Систему аксиом, отличную от принятой в нашем учебнике, можно найти, например, в учебнике А. В. Погорелова «Геомет- рия 6—10» — М.: Просвещение, 1987. В отличие от нашей системы аксиом основными понятиями в курсе геометрии А. В. По- горелова, наряду с понятиями точки, прямой и «лежать между», являются длина отрезка и градусная мера угла. В 115
нашем же курсе основным понятием является понятие наложе- ния, а длина отрезка и градусная мера угла вводятся с по- мощью этого понятия. Еще одна система аксиом рассматри- вается в учебнике А. Д. Александрова, А. Л. Вернера, В. И. Рыжи- ка «Геометрия: Пробный учебник для 8 класса средней шко- лы» — М.: Просвещение, 1986. В этой системе аксиом одним из основных понятий является понятие отрезка, а прямая оп- ределяется с помощью отрезков. Иногда стремятся к тому, чтобы аксиомы были независимы, т. е. ни одну из них нельзя было бы вывести из остальных. Мы не ставили перед собой такой цели. Например, утверждение аксиомы 5 может быть доказано на основе остальных ^аксиом, т. е. фактически это утверждение является теоремой, а не аксиомой. Однако для упрощения изложения мы приняли его в качестве аксиомы.
ОТВЕТЫ И УКАЗАНИЯ Глава I 5. Три точки или одна точка. 6. Четыре прямые. 7. Шесть прямых. 21. а) Лучи MN и Af/C; б) лучи ОА и ОВ, лучи ОС и OD. 22. а) Да; б) нет; в) нет; г) да; д) нет; е) да. 23. КМ и KN. 24. а) Да; б) да. 25. а), в), е); на рисунке в) угол развернутый. 26. Шесть углов. 34. 04<0В. 35. ОВ<ОА, ОС>ОА, ОВ<ОС. 36. а) Да; б) нет. 37. а) В, С и В; б) BD и АЕ\ в) СЕ. 38. Х-АОВ<£АОС. 39. а) Да; б) нет. 40. а) Лучи ОВ, OD, ОС; б) 2.В0В, Z.AOE. 43. СВ=6; EF=4, PQ = 3, ДВ = 2. 47. Да. 49. 8,3 см. 50. 102 мм; 10,2 см. 51. а) 3,5 см; б) 36 мм. 52. 14,5 см. 53. 16 см. 54. 14 см. 55. 25,5 см или 1,5 см. 56. 9 см или 23 см. 58. AC=BD. 59. а) ДС=1 см, СВ=1 см, 40=0,5 см, ОВ = 1,5 см; б) АВ=6,4 м, АС=3,2 м, 40=1,6 м, ОВ=4,8 м. 60. 10,5 см; если точка О не лежит между точками А и В, то искомое расстояние равно 1,5 см. 61. у. 62. 4 см. 63. ВО=47 см, ОЛ = 17 см. 64. 480 км. 69. Нет. Построение невозможно, когда угол АОВ тупой или прямой. 71. Z40B< 2.40В. 75. Да. 78. а) 121°; б) 54°; в) 121°2'; г) 86°8'. 79. 48°. 80. 85°. 81. 81°. 82. Шесть углов; 2_Е4С=2_В4В. 84. а) Да; б) нет; в) нет; г) да; д) нет. 85. 60*. 86. 160°. 87. Нет. 89. а) 69°; б) 90°; в) 165°; г) 1°. 92. а) 70° и 110°; б) 150° и 30°; в) 113°39z и 66°21'. 93. а) 135° и 45°; б) 100° и 80°. 94. 106°. 95. Да. 97. aj 2.4=2.2=117°, 2.1 = 2.3=63°; б) 2.1 = 2.3 = 43°27', 2.2=2.4 = = 136°33'. 98. а) Острыми; б) прямыми; в) тупыми. 99. а) 57?, 57°. 123°, 123°; б) 40°, 40°, 140°, 140°. 100. а) 2.2=2.4=110°, 2.1 = 2.3 = 70°; б) 2.2=2.4=135°, 2.1 = 2.3=45°; в) 2.1 = 2.3 = 75°, 2.2= 2.4= 105°. 101. 180°. 102. 21400 = 120°, 2.ВОВ = 130°, 2.000 = 110°, 2.000=60°. 103. Шесть точек. 104. Пятнадцать углов. 105. /L BAD, Z.DAC— нераз- вернутые углы. 106. 00=1,5; EF=1; PQ=0,75; 4В=0,5; /CL=0,25. 107. a) 8 см; 6) 16 cm. 108. 16 см или 4 см. 109. а) Да; 6) AC=BD. 5 7 2 4 110. a) -ga; 6) -g-a. 111. a) y/n; 6) 112. 12 cm. 113. 8,2 cm. 114. a) 75°; 6) 98°30'. 115. 85* или 15°. 116. 30° или 90°. 117.448°, 79°, 120°; 88°. 118. a) 67°30' и 112°30'; б) 72°30' и 107°30'. 119. 90°. Глава II 124. 75 см. 125. BC=3 cm, CD = 7,6 cm, BO = 6,2 cm. 126. 12,7 см и 17,3 см. 127. 4B=12,5 см и ВС= 15 см. 128. 10 см, 20 см и 20 см. 129. 6 см. 130. Нет. 131. Нет. 132. а) МАГ=7 см, NP=3 см, PAf=3 см, 2.Af=38°13', 117
Z.AT=2147', ZP=120°; 6) MTV=21 м, №>=30 м, PM=37 м, ZM = 54O11', Z.W=91°16', ZP=34°33'. 135. Четыре треугольника. 136. б) Z4=42°, Z_C=47°. 138. б) BD = 5 см, ДВ = 15 см. 139. б) ДВ = 14 см, ВС= 17 см, СА =23 см. 140. б) 110°. 145. DB=15 см, DE=27 см. 146. DM=11 см, МР=19 см. 153. 13 см. 159. 50°. 168. 20°. 177. Две точки. 181. 90°. 182. 29'см. 195. Указание. Сначала построить биссектрису данного угла. 197. АВ=4 см, ДС=5 см, ВС=6 см. 198. 7 см, 5 см и 5 см. 199. 48 см. 200. 6,5 см. 201. а) Верно; б) неверно; в) верно. 212. Указание. Сначала доказать, что Z-COM— Z-DON, провести луч ON\, дополнительный к лучу ON, и рассмотреть углы СОМ и CONi. 216. 40°. 217. Указание. Рассмотреть треугольники ABD и A\B\D^, где точки D и Di такие, что М и Mi— середины отрезков AJD1 и 4iZ>i. 218. Указание. Сначала доказать, что Л ВОС— &EOD, а затем, что ДГЯО. Глава >11 228. а) 107°, 131°; б) 90°, 19°; в) 152’30', 169’45'. 229. а) 64’; б) 55’. 230. а) 18’30', 18’30', 143’; б) 54’, 54°, 72°. 231. Может быть 34’. 232. а) Да; б) нет; в) да; г) нет; д) да. 233. Нет, да, да, нет. 234. а) Нет; б) нет; в) да. 237. Нет. 238. Г80а. 242. ZC<Z.4<ZB. 243. a) ZC>Z4>ZB; б) нет. 244. ВС>АС>АВ. 252. 5 см. Указа- ние. Предварительно доказать, что треугольник ACD—равнобедренный. 254. 24 см. 253. Z.АВС =90°. 257. а) Нет; б) нет. 258. Сторона, рав- ная 10 см. 259. а) 5 см или 3 см; б) 8 см; в) 10 см. 260. 29 см и 29 см. 261. 7 см, 7 см и 11 см. 262. Указание. Применить теорему о соотношении между сторонами и углами треугольника к треугольникам ЛВ1СЬ ВС\А\ и СДгВ1, а затем полученные неравенства почленно сложить. 270. Один угол острый, а четыре — тупые. 271. Одкн угол прямой, а четыре—тупые. 272. а) 105°, 37°30', 37°3(Г; б) 90е, 45°, 45°; в) 38°, 96*50', 45° 10'. 273. Указание. Рассмотреть точку пересечения прямых ВМ и АС и вос- пользоваться теоремой о внешнем угле треугольника. 274. Указа- ние. Пусть в треугольнике ABC АС>АВ, а AM — данный отрезок. Учесть, что в треугольнике АСМ ЛС<ЛМ. 277. Указание. Воспользоваться зада- чей 276. 278. 8 см. Указание. Предварительно доказать, что треуголь- ник ACD — равнобедренный. 279. 2 дм. 280. Указание. Продолжить от- резок ВМ до пересечения с АС в точке Bi и применить теорему о неравен- стве треугольника к треугольникам АВВ\ и В\Ж. 281. Указание. Вос- пользоваться предыдущей задачей. 282. Указание. Утверждение доказать методом от противного, применив теорему о неравенстве треугольника. * Глава IV 291. 46°. 292. б) 37°30'. 294. Указание. Воспользоваться задачей 293. 295. Указание, а) Допустить, что НМ\ НМ2, и воспользоваться зада- чей 293; б) допустить, что НМ\> НМ2 или НМ\—НМ2, и воспользоваться задачей 293. 296. 8 см. 297. 14 см. 298. На середине отрезу соединяю- щего основания перпендикуляров, проведенных из точек А и В к прямой а, где А и В — населенные пункты, а — дорога. 304. б) 8' см. 305. 10 см 118
или 6 ем. 306. 96°. 307. Указание. Доказать, что Л ВО А = Л DOC. 309. 1,7 см, 3,4 см и 2,3 ем. 313. Указание. Сначала доказать, что = 314. Z.e=3(F, ЛС=75°, Z.BDC=90°. 315. KF = 8 см, Z.D£K=88®, Z.EFD=96°. 316. Указание. Сначала доказать, что высота и биссектриса совпадают. 319. Указание. Пусть дАВС— искомый, ВМ — его медиана. Сначала построить ДВВ1С, в котором точка М — середина стороны BBi. 323. AD=3,5 см, CD=5 см. 324. 14,6 см. 326. Указа- ние. Воспользоваться теоремами п. 30. 327. 9 см. 328. 35 см. 330. Ука- зание. Использовать серединный перпендикуляр отрезка АВ, 334. Ука- зание. Отрезок МВ пересекается с прямой а в некоторой точке X. Учесть, что АХ=ВХ. 335. Указание. Сначала Доказать, что МА=МВ, а затем воспользоваться обратной теоремой п. 30. 346. Указание. Сначала дока- зать, что углы, прилежащие к равным сторонам данных треугольников, равны. 348. Указание. Воспользоваться теоремой о свойстве биссектрисы угла. 349. Указание. Сначала доказать, что СМ — биссектриса треугольни- ка АВС. 358. Указание. Сначала построить биссектрису угла hk и воспользо- ваться задачей 344. 359. Указание. Воспользоваться теоремой о свойстве бис- сектрисы угла. 361. Указание. Доказательство провести методом от противного. 362. Указание, а) Воспользоваться задачей 295; б) если точка Н лежит между точками Ви С, то на дуче НС отложить отрезок НВ\, рав- ный отрезку НВ, и рассмотреть &АНВ\. 364. Указание. Воспользо- ваться задачей 360. 367. Указание. Учесть, что в треугольнике ADC AD>DC. 370. Указание. Воспользоваться задачей 361. 371. Ука- зание. Воспользоваться задачей 361. 372. Нет. 374. Указание, а) Предварительно доказать, что £±ВРС= &CQB; б) воспользоваться обратной теоремой п. 30. 376. Указание. Используя задачу 375, сначала доказать, что AB=AqBi. 378. Указание. Воспользоваться задачей 206. Глава V 388. a) /12=217, Z3=/16; б) Z.1 = Z3, z!2=Z4, Z5=Z7, Z6=Z8; в) Z.2+Z. 3=180°, 2164-217=180®. 400. Одну прямую.» 401. Четыреста три прямые. 402. Да. 406. Да. 407. Указание. Доказать методом от противного. 410. Указание. Доказать методом от противного. 411. Нет. 412. аЦг. КЗ. а) Четыре угла по 150®, четыре других утла по 30®; б) четыре угла по 55°, четыре других угла по 125°. 414. a) Z.6, Z.9, Z.14, Z.H, Z.16, Z.3, Z.9; б) Z7=60°, 216=120®, Z.13=60®, /114=120°; в) 2115=96°. 416. х=65®, t/=45°, z=90°. 420. 92°. 421. а) ПО®; б) 70°. 422. Указание. Сначала доказать, что а||&. 425. 211 = 135°, Z_2=45°, 213 = 135°. 428. 2 см или 8 см. 429. Луч с началом на стороне ВА, параллельный стероне ВС. 430. Прямая, параллельная данным прямым и находящаяся на равных расстояниях от ник. 431. Указание. Воспользоваться задачей 430. 432. Две прямые, параллель- ные прямой а и расположенные яо разные стороны от нее на данном расстояния. 435. Указание. Воспользоваться задачей 433. 436. Указание. Сначала на- чертить отрезок АС, а затем воспользоваться задачей 433. 437. Указание. Сна- чала начертить данный угол, а затем воспользоваться задачей 433. 438. Указа- ние. Воспользоваться задачей 431. 439. Указание. Воспользоваться задачей 426. 119
440. a) ZC = 58°; 6) ZC = 26°; в) ZC =180°-а-p; r) ZC= 180°-3a; д) ZC=90° —₽; e) ZC = 60°. 441. 2.1 = 104°, 2.2 = 59°, Z3 = 76°, 2.4 = 76°, 2.5 = 24°. 442. Z4=40°, ZB = 60°, ZC=80°. 444. 120°. Указание. Вос- пользоваться задачей 443. 446. a) 72°, 54°, 54°; б) 105°, 37°30', 37°3(У. 447. а) 86°, 47°, 47°; б) 110°, 35°, 35°. 448. а) 36°, 72° и 72°; б) 45°, 45° и 90°; треугольник прямоугольный. 449. а) 40° и 100° или 70° и 70°; б) 60° и 60°; в) 80° и 20° или 50° и 50°; г) 40° и 40°. 450. 105°. 451. 103°. 452. 135°. 453. У к а з а н и е. Сначала вос- пользоваться свойством углов при основании равнобедренного треугольника. 455. Указание. Учесть, что внешний угол при вершине равнобедренного треугольника, противолежащий основанию, в два раза больше угла при осно- вании. 456. 65°, 65°, 50° или 57°30', 57°30', 65°. 457. 73°20', 73°20' и 33°20'. 458. 45°, 45°, 90°. 459. 27°. 460. Указание. Воспользоваться равенством: ВС=у АС. 461. 70°, 70° и 40°. 462. 122°. 463. 90°, 39°, 51°. 464. 17,6 см. 465. АС= =6 см и АВ = 12 см. 466. 12 см. 467. 18 см. 468. 30°, 30°, 120°. 472. Указание. Провести луч, дополнительный к лучу СРз, и воспользоваться параллельностью прямых СРз и АРц СРз и ВР2. 474. 59°. Указание. Сначала доказать, что а || Ь. 475. 48°, 66°, 66°. 476. Указание. Доказать, что AN\\BC и ЛМ|ГВС, и воспользо- ваться аксиомой параллельных прямых. 479. а) 70°; б) 50°. 480. 20°. 481. 60°. Ука- зание. Пусть Z2 = 5x. Тогда Z3 = 3x, Z4=4x. Выразить Z1 через х. 482. Углы треугольника ABD: 90°, 38°, 52°; углы треугольника BDC’. 90°, 58°, 32°. 484. 9 см. 485. 18,5 см. 488. Указание. Воспользоваться задачей 469. Задачи повышенной трудности 489. Указание. Доказать методом от противного и рассмотреть ту из точек пересечения данных прямых, которая лежит ближе всех остальных от одной из данных прямых. 490. Указание. Доказать методом от противного и рассмотреть ту тройку точек Л, В, С из числа данных, для кото- рых расстояние от прямой АВ до точки С наименьшее. 491. Указание. Рассмотреть три случая. 492. ад = 1. 493. . 494. Указание. Сна- чала отбросить каждый такой отрезок, который составляет часть другого; затем, перенумеровав оставшиеся отрезки в порядке их следования, доказать, что сумма длин отрезков либо с четными, либо с нечетными номерами не меньше чем 0,6 см. 495. Указание. Воспользоваться тем, что ZA&-|-Z/iZ= 180°. 496. Указание. Доказать, что угол ABD — развернутый. 497. 180°. 500. Указание. Сначала доказать равенство треугольников DBF, FCE и EAD. 502. Могут. 503. Могут. 504. Могут. 505. Указание. Рассмотреть треугольники АВС и Л1В1С1, у которых ZЛ = ZЛ1, AC=AiCi, АВ + ВС—А1В1 + 4-BiCi, продолжить их стороны АВ и А\В\ на отрезки BD=BC и B\D\ = B\C\. 507. Указание. Отложить на луче В\А\ отрезок В1Л2=ЛВ; методом от про- тивного доказать, что точки Л1 и Л2 совпадают. 508. Указание. Соеди- нить один из концов отрезка с вершиной треугольника и воспользоваться зада- чей 274. 509. Указание. Предположить, что ВЛ = ВВ = ВС, и прийти к выводу, что в одном равнобедренном треугольнике угол при основании тупой. 510. Указание. Воспользоваться неравенством треугольника. 511. Ука- зание. Воспользоваться соотношениями между сторонами и углами треуголь- 120
ника, а также теоремой о внешнем угле треугольника. 512. Указание. Воспользоваться теоремой о внешнем угле треугольника, а также соотношения- ми между сторонами и углами треугольника. 513. Указание. Провести прямую CD и рассмотреть внешние углы треугольников ADC и BDC. 514. Указание. Пусть Ci— точка на луче АВ такая, что AC=ACi, тогда ДЛВС=дЛВСь Учесть, что: а) точка Ci лежит между точками Л и В; б) в треугольнике BC\D угол Св, равный внешнему углу треугольника АВС при вершине С, больше угла В. 515. Указание. Пусть АВС — данный тре- угольник, ЛВ> ВС, ВМ — медиана. Отметить точку Е такую, что М является серединой отрезка BE, н рассмотреть треугольник АВЕ, 516. Указание. Допустить, что треугольник неравнобедренный, и воспользоваться задачей 514. - 517. Указание. Воспользоваться соотношениями между сторонами и угла- ми треугольника. 519. Указание. Продолжить отрезок ВЛ на отрезок AD=AC и, рассмотрев треугольник DHB, воспользоваться неравенством тре- угольника. 520. Указание. Воспользоваться задачами 361 и 514. 521. Указание. Воспользоваться задачей 514. 522. Указание. Соеди- нить точки Л, В, М и N отрезками, провести перпендикуляры из точки М к прямым AN и BN и доказать, что получаются три пары равных треугольников. 523. Указание. Воспользоваться свойством перпендикуляра и наклонной. 524. 90°—526. а) Остроугольный; б) остроугольный. 527. Указание. Воспользоваться тем, что: 1) в треугольнике против большей стороны лежит больший угол; 2) сумма углов треугольника равна 180°. 528. 90° — 2а. Ука- зание. Сначала доказать, что Л.ВАМ = а, /.ЯЛС=а. 529. Указание. Воспользоваться указанием к задаче 528. 531. 70°. Указание. Пусть О — точка пересечения биссектрисы угла Л треугольника ЛВС с прямой ВМ. Сначала доказать равенство треугольников АОС, АОВ и МОС. 532. 30°. Ука- зание. На отрезке СМ отметить точку К так, чтобы Z.CBK=30°. Учитывая, что &CNB равнобедренный, доказать, что BN — серединный перпендикуляр отрезка КМ. 533. 80°. 535. Указание. Сначала построить прямоугольный тре- угольник, гипотенуза которого равна данной биссектрисе, а катет — данной вы- соте. 536. Указание. Сначала постройте треугольник OAD, в котором AD=R и OD=2R, где R — радиус данной окружности. 537. Указание. Рассмотреть точку Л1 такую, что прямая а есть серединный перпендикуляр отрезка ЛЛ1, и доказать, что для любой точки X прямой a AX-[-XB=AiX+XB. 539. Два, одно или ни одного. 542. Указание. Сначала построить прямо- угольный треугольник, гипотенуза которого равна данной медиане, а катет — данной высоте. 543. Два, одно или ни одного. 545. 4. 546. Указание. Пусть даны Х-А, высота ВИ искомого треугольника ЛВС и отрезок PQ, равный его периметру. Построить сначала &АВН, а затем ДЛВВ, где D — точка луча АН такая, что ЛВ-|-ЛВ = Рф. 547. Указание. Пусть ВС, ЛС-+-ЛВ, Z.B— Z.C — данные эле- менты искомого треугольника ЛВС. На луче, дополнительном к лучу АС, отложить отрезок ЛЛ1, равный отрезку АВ. Построить сначала A CBAi. 548. Указание. Построить сначала треугольник, у которого сторона равна данному периметру, а углы, прилежащие к ней, равны половинам данных углов. 549. Указание. Сначала доказать, что треугольники А\В\С,, В\С\А и С\А\В равны.
предметный указатель Аксиома ^4 — вар аллельных прямых 84 Аксиомы планиметрии 112 Астролябия 22 Биссектриса треугольника §4 — угла 13 Боковые стороны равнобедренного треугольника 30 Вершина угла 9 Вершины треугольника ’ВО Внешний угол треугольника 49 Внутренняя (внешняя) область угла 9 Высота треугольника 65 Гипотенуза прямоугольного треуголь- ника 50 Градус 20 Градусная мера угла 20 Дециметр 17 Диаметр окружности 41 Доказательство теоремы 33 — ©т противного 53 Длина отрезка 15 Дуга окружности 41 Единица измерения отрезков 15 Задачи на построение 40 Измерение отрезков 16 — углов 20 Катет прямоугольного треуголь- ника 50 Километр 1.7 Концы отрезка 6 Луч 8 — делит угол на два угла 9 Лучи дополнительные 8 Малка 91 Медиана треугольника 64 Метф 17 Миллиметр 46 Минута 20 Наложение фигур 12 ДНаклонная 61 Напало луна 8 Неравенство треугольника 56 Обратная теорема .53 Окружность 40 Определение 40 Основание перпендикуляра 60 — равнобедренного треугольника 31 Отрезки параллельные 80 Отрезок 6 Периметр треугольника 30 Перпендикуляр 60 Перпендикулярные прямые 60 Построение биссектрисы угла 42 — отрезка, равного данному 41 — параллельных прямых 90 — прямой, перпендикулярной к данной 70 — прямых углов на местности 70 — серединного перпендикуляра 69 — середины отрезка 70 122
Построение треугольника по трем сто- ронам 57 — угла, равного данному 42 Построения циркулем и линейкой 41 Практические способы построения параллельных прямых 90 Признаки параллельности двух прямых 80 — равенства треугольников 33, 38 -------прямоугольных треугольников 73, 74 Провещивание прямой на местности 6 Прямая 5 Прямые не пересекаются 5 — параллельные 80 — пересекаются 6 Равные отрезки 16 — треугольники 31 — углы 21 — фигуры 12 Радиус окружности 40 Расстояние между концами отрезка 16 ---параллельными прямыми 89 — от точки до прямой 61 Рейсмус 90 Рейсшина 91 Рулетка 17 Сантиметр 17 Свойства параллельных прямых 88 — прямоугольных треугольников 98 Свойство биссектрисы угла 75 — углов равнобедренного тре- угольника 37 Секунда 21 Середина отрезка 13 Серединный перпендикуляр отрезка 68 Система аксиом планиметрии 85 Следствие 50 Соотношения между сторонами и углами треугольника 52 Сравнение „отрезков 12 — углов 12 Стороны треугольника 30 — угла 9 Сумма углов треугольника 97 — об углах равнобедренного тре- угольника 37 — о внешнем угле треугольника 49 ---- медиане равнобедренного треугольника 66 ----перпендикуляре к прямой 60 ----расстоянии между парал- лельными прямыми 89 ---- серединном перпендикуляре отрезка 68 сумме углов треугольника 97 Теоремы о соотношениях между сторо- нами и углами треугольника 52, 53 — об углах, образованных двумя параллельными прямыми и секущей 81, 82 Точка 3 Транспортир 20 Треугольник 30 — остроугольный 50 — прямоугольный 50 — равнобедренный 30 — равносторонний 31 — тупоугольный 50 Углы вертикальные 21 — накрест лежащие 81 — односторонние 81 — смежные 21 — соответственные 81 — треугольника 30 Угол 8 — неразвернутый и развернутый 9 — острый 21 — прямой 21 — тупой 21 Уголковый отражатель 99 Хорда окружности 41 Центр окружности 40 Штангенциркуль 17 Экер 70 Элементы треугольника 31 Теодолит 23 •Теорема 33
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ............................................................. 3 Глава I НАЧАЛЬНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ § 1. Прямая и отрезок 1. Точки, прямые, отрезки........................... ...... 5 2. Провешивание прямой на местности.............................. 6 Пр актические задания ......................................... 7 § 2. Луч и угол 3. Луч........................................................... 8 4. Угол . — Пр актические задания ......................................... 10 Вопросы и задачи..................................................— § 3. Сравнение отрезков н углов 5. Равенство геометрических фигур............................... 12 6. Сравнение отрезков и углов.....................................— Пр актические задания.......................................... 13 Во просы и задачи.............................................. 14 § 4. Измерение отрезков 7. Длина отрезка............................................... . 15 8. Единицы измерения. Измерительные инструменты.................17 Практические задания............................................ 18 Вопросы и задачи..................................................— § 5. Измерение углов 9. Градусная мера угла . . . . ;...............................20 10. Смежные и вертикальные углы..................................21 11. Измерение углов на местности.................................22 Практические задания............................................ 23 Вопросы и задачи.................................................24 Вопросы для! повторения к главе I . 27 Дополнительные задачи.................................................28 124
Г л а в a II РАВЕНСТВО ТРЕУГОЛЬНИКОВ § 1. Треугольник 12. Треугольники..................................................30 13. Равенство треугольников.......................................31 Практические задания . . -........................................— Вопросы и задачи...................................................32 5 2. Первый и второй признаки равенства треугольников 14. Первый признак равенства треугольников........................33 15. Второй признак равенства треугольников........................34 Практические задания................................................— Задачи........................................................... 35 § 3. Третий признак равенства треугольников 16. Свойство углов равнобедренного треугольника...................37 17. Третий признак равенства треугольников .......................38 Задачи..........................t.................................39 § 4. Задачи на построение 18. Окружность.................................................. 40 19. Построения циркулем и линейкой................................41 20. Примеры задач на построение..................................42 Пра ктические задания......................................... 43 Вопросы и задачи..................................................—- Зад ачи на построение...........................................44 Вопросы для повторения к главе II......................................— Дополнительные задачи.................................................45 Глава III СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ СТОРОНАМИ И УГЛАМИ ТРЕУГОЛЬНИКА § 1. Внешний угол треугольника 21. Теорема о внешнем угле треугольника.........................49 22. Остроугольный, прямоугольный и тупоугольный треугольники . . 50 Практические задания............................................ — Вопросы и задачи.................................................51 § 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 23. Теорема о соотношении между сторонами и углами треугольника 52 24. Обратные теоремы..............’.............................53 Вопросы и задачи.................................................54 § 3. Неравенство треугольника 25. Неравенство треугольника....................................56 125
Вопросы и задачи.................................................56 Задачи на построение.............................................57 Вопросы для повторения к главе III...................................58 Дополнительные задачи.................................................— Глава IV ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫЕ ПРЯМЫЕ § 1. Перпендикуляр и наклонные 26. Перпендикулярные прямые..........................................60 27. Расстояние от точки до прямой.............................. 61 Практические задания.............................................62 Вопросы и задачи.................................................63 § 2. Свойства равнобедренного треугольника 28. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника..................64 29. Теорема о медиане равнобедренного треугольника..............66 Практические задания..............................................— Задачи...........................................................67 § 3. Серединный перпендикуляр отрезка. Построение перпендикулярных прямых 30. Серединный перпендикуляр отрезка............................68 31. Построение перпендикулярных прямых..........................69 32. Построение прямых углов на местности........................70 Практические задания.............................................71 Задачи .......................................................... — § 4. Признаки равенства прямоугольных треугольников 33. Признаки равенства прямоугольных треугольников..............73 34. Свойство биссектрисы угла...................................75 Задачи .......................................................... — Задачи на построение.............................................76 Вопросы для повторения к главе IV....................................77 Дополнительные задачи................................................78 Г л а в а V ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ \ § 1. Признаки параллельности двух прямых 35. Определение параллельных прямых.................. . . 80 36. Признаки параллельности двух прямых..........................— Практические задания.............................................82 Вопросы и задачи................................................. — § 2. Аксиома параллельных прямых 37. Об аксиомах геометрии.......................................84 38. Аксиома параллельных прямых.................................85 Вопросы и задачи.................................................87 126
§ 3. Свойства параллельных прямых 39. Теорема об углах, образованных двумя параллельными прямыми . и секущей.................................................... 88 40. Расстояние между параллельными прямыми......................89 41. Практические способы построения параллельных прямых ... 90 Вопросы и задачи.................................................91 Задачи на построение.............................................95 § 4. Сумма углов треугольника 42. Теорема о сумме углов треугольника..........................97 43. Некоторые свойства прямоугольных треугольников ..... — 44. Уголковый отражатель.........................................98 Вопросы и задачи................................................100 Вопросы для повторения к главе V.....................................102 Дополнительные задачи.............................................. 103 Задачи повышенной трудности..........................................106 Задачи к главе I..................................................— Задачи к главе II...............................................107 Задачи к главам III и IV....................................... 108 Задачи к главе V . 109 Задачи на построение.................................................110 Приложение. Об аксиомах планиметрии..................................112 Ответы и указания....................................................117 v Предметный указатель.................................................122
Левон Сергеевич Атанасян Валентин Федорович Бутузов Сергей Борисович Кадомцев Эдуард Генрихович Позняк ГЕОМЕТРИЯ Пробный учебник для 6 класса средней школы Зав. редакцией Р. А. Хабиб Редактор Л. В. Туркестанская Младший редактор Л. Е. Козырева Художник Б. Л. Николаев Художественный редактор Е, Н. Карасик Технические редакторы В. В. Новоселова, Н. Т. Рудникова Корректор Т. С. Крылова ИБ № 11351 Сдано в набор 27.01.87. Подписано к печати 17.04.87. Формат бОХЭО1/^. Бум. типограф. № 2. Печать высокая. Гарнитура литературная. Усл. печ. л. 8. Усл. кр.-отт. 8,38. Уч.-изд. л. 6,46. Тираж 299 000 экз. Заказ 45. Цена 10 коп. Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Просвещение» Государствен- ного комитета РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 129846, Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41. Саратовский ордена Трудового Красного Знамени полиграфический комбинат Росглавполиграфпрома Государственного комитета РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 410004, Саратов, ул. Чернышевского, 59.