Вопрос:

Постройте на координатной плоскости треугольник АВС с вершинами A(-6; -4), B(-2; 6), C(7; 2). Измерьте стороны и углы треугольника. Найдите по рисунку координаты середины стороны АС. Обладает ли треугольник АВС симметрией?

Ответ:

Решение:

Для решения задачи нам понадобится построить треугольник на координатной плоскости, найти длины сторон, измерить углы, определить координаты середины стороны AC и выяснить, обладает ли треугольник симметрией.

1. Построение треугольника ABC:

Отметим точки на координатной плоскости:

  • A(-6; -4)
  • B(-2; 6)
  • C(7; 2)

Соединим точки отрезками, чтобы получить треугольник ABC.

2. Измерение сторон треугольника:

Длину сторон будем вычислять по формуле расстояния между двумя точками на плоскости: \( d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} \).

  • Сторона AB: \( AB = \sqrt{(-2 - (-6))^2 + (6 - (-4))^2} = \sqrt{(-2 + 6)^2 + (6 + 4)^2} = \sqrt{4^2 + 10^2} = \sqrt{16 + 100} = \sqrt{116} \approx 10.77 \)
  • Сторона BC: \( BC = \sqrt{(7 - (-2))^2 + (2 - 6)^2} = \sqrt{(7 + 2)^2 + (-4)^2} = \sqrt{9^2 + 16} = \sqrt{81 + 16} = \sqrt{97} \approx 9.85 \)
  • Сторона AC: \( AC = \sqrt{(7 - (-6))^2 + (2 - (-4))^2} = \sqrt{(7 + 6)^2 + (2 + 4)^2} = \sqrt{13^2 + 6^2} = \sqrt{169 + 36} = \sqrt{205} \approx 14.32 \)

3. Измерение углов треугольника:

Для измерения углов можно использовать векторное произведение или закон косинусов. Однако, без специального инструмента (например, транспортира на чертеже или программного обеспечения) точное измерение углов по координатам затруднительно. Для школьного уровня, если нет явного требования к вычислению, можно ограничиться визуальной оценкой или использовать формулы для нахождения углов между векторами. В данном случае, для точности, воспользуемся формулой косинуса угла между векторами:

Угол A:

Вектор \( \vec{AB} = (-2 - (-6), 6 - (-4)) = (4, 10) \)
Вектор \( \vec{AC} = (7 - (-6), 2 - (-4)) = (13, 6) \)

\( \cos A = \frac{\vec{AB} \cdot \vec{AC}}{|\vec{AB}| \cdot |\vec{AC}|} = \frac{4 \cdot 13 + 10 \cdot 6}{\sqrt{116} \cdot \sqrt{205}} = \frac{52 + 60}{\sqrt{116 \cdot 205}} = \frac{112}{\sqrt{23780}} \approx \frac{112}{154.21} \approx 0.726 \)

\( A = \arccos(0.726) \approx 43.47^{\circ} \)

Угол B:

Вектор \( \vec{BA} = (-6 - (-2), -4 - 6) = (-4, -10) \)
Вектор \( \vec{BC} = (7 - (-2), 2 - 6) = (9, -4) \)

\( \cos B = \frac{\vec{BA} \cdot \vec{BC}}{|\vec{BA}| \cdot |\vec{BC}|} = \frac{-4 \cdot 9 + (-10) \cdot (-4)}{\sqrt{116} \cdot \sqrt{97}} = \frac{-36 + 40}{\sqrt{116 \cdot 97}} = \frac{4}{\sqrt{11252}} \approx \frac{4}{106.07} \approx 0.0377 \)

\( B = \arccos(0.0377) \approx 87.83^{\circ} \)

Угол C:

\( C = 180^{\circ} - A - B \approx 180^{\circ} - 43.47^{\circ} - 87.83^{\circ} \approx 48.70^{\circ} \)

4. Координаты середины стороны AC:

Координаты середины отрезка \( AC \) находятся по формулам: \( M_{AC} = \left( \frac{x_A + x_C}{2}, \frac{y_A + y_C}{2} \right) \).

\( M_{AC} = \left( \frac{-6 + 7}{2}, \frac{-4 + 2}{2} \right) = \left( \frac{1}{2}, \frac{-2}{2} \right) = (0.5, -1) \)

5. Обладает ли треугольник ABC симметрией?

Треугольник обладает симметрией, если он является равнобедренным или равносторонним (осевая симметрия) или если все его стороны и углы равны (тогда он равносторонний, имеющий 3 оси симметрии). Также возможна центральная симметрия, но для треугольника это возможно только для вырожденного случая.

Мы видим, что стороны AB, BC и AC имеют разную длину: \( \sqrt{116} \approx 10.77 \), \( \sqrt{97} \approx 9.85 \), \( \sqrt{205} \approx 14.32 \). Следовательно, треугольник не является ни равнобедренным, ни равносторонним.

Углы также различны: \( \approx 43.47^{\circ} \), \( \approx 87.83^{\circ} \), \( \approx 48.70^{\circ} \).

Из-за отсутствия равных сторон и углов, данный треугольник не обладает симметрией (ни осевой, ни центральной).

Ответ: 1. Стороны треугольника: \( AB \approx 10.77 \), \( BC \approx 9.85 \), \( AC \approx 14.32 \). 2. Углы треугольника: \( A \approx 43.47^{\circ} \), \( B \approx 87.83^{\circ} \), \( C \approx 48.70^{\circ} \). 3. Координаты середины стороны AC: \( (0.5, -1) \). 4. Треугольник ABC не обладает симметрией.