Задача 1:
Высота \(CD\) прямоугольного треугольника \(ABC\) делит гипотенузу \(AB\) на части \(AD = 16\) см и \(BD = 9\) см. Нужно доказать, что треугольники \(ACD\) и \(CBD\) подобны, и найти высоту \(CD\).
Решение:
Рассмотрим треугольники \(ACD\) и \(CBD\). Угол \(ADC\) и угол \(CDB\) прямые (так как \(CD\) – высота). Обозначим угол \(DAC\) как \(\alpha\). Тогда угол \(DCA\) равен \(90^\circ - \alpha\) (сумма острых углов в прямоугольном треугольнике равна \(90^\circ\)). В треугольнике \(ABC\) угол \(DCB\) также равен \(\alpha\), так как \(\angle ABC = 90^\circ - \alpha\).
Таким образом, треугольники \(ACD\) и \(CBD\) имеют по два равных угла (прямой угол и угол \(\alpha\)). Следовательно, они подобны по первому признаку подобия треугольников (по двум углам).
Теперь найдем высоту \(CD\). Из подобия треугольников \(ACD\) и \(CBD\) следует, что:
\[\frac{AD}{CD} = \frac{CD}{BD}\]Подставим известные значения \(AD = 16\) см и \(BD = 9\) см:
\[\frac{16}{CD} = \frac{CD}{9}\]Решим уравнение для \(CD\):
\[CD^2 = 16 \cdot 9\] \[CD^2 = 144\] \[CD = \sqrt{144}\] \[CD = 12\ \text{см}\]Задача 2:
Точки \(M\) и \(N\) лежат на сторонах \(AC\) и \(BC\) треугольника \(ABC\) соответственно, \(AC = 16\) см, \(BC = 12\) см, \(CM = 12\) см, \(CN = 9\) см. Нужно доказать, что \(MN \parallel AB\).
Решение:
Рассмотрим отношения сторон \(AC\) к \(CM\) и \(BC\) к \(CN\):
\[\frac{AC}{CM} = \frac{16}{12} = \frac{4}{3}\] \[\frac{BC}{CN} = \frac{12}{9} = \frac{4}{3}\]Так как отношения сторон \(AC\) к \(CM\) и \(BC\) к \(CN\) равны, то:
\[\frac{AC}{CM} = \frac{BC}{CN}\]Угол \(C\) является общим для треугольников \(ABC\) и \(MNC\). Следовательно, треугольники \(ABC\) и \(MNC\) подобны по второму признаку подобия (по двум пропорциональным сторонам и углу между ними).
Из подобия треугольников следует, что угол \(CMN\) равен углу \(CAB\). Эти углы являются соответственными при прямых \(MN\) и \(AB\) и секущей \(AC\). Если соответственные углы равны, то прямые параллельны. Следовательно, \(MN \parallel AB\).
Задача 1:
Доказать, что прямая, проведенная через середины оснований трапеции, проходит через точку пересечения диагоналей трапеции и точку пересечения продолжения боковых сторон.
Задача 2:
Даны отрезок \(AB\) и параллельная ему прямая \(a\). Воспользовавшись утверждением, доказанным в задаче 1, разделите отрезок \(AB\) пополам при помощи одной линейки.
Проверь: В первой задаче высота CD равна 12 см, а во второй MN параллельна AB, так как треугольники ABC и MNC подобны.
Уровень Эксперт: Помни, что знание признаков подобия треугольников и свойств трапеций помогает решать разнообразные геометрические задачи. Эти навыки пригодятся тебе не только в школе, но и в будущей учебе и работе!