Построение по двум углам и стороне. Видеоурок «Построение треугольника по трем элементам

Три доказанные в п. 188 теоремы о равенстве треугольников показывают, что треугольник вполне определен, если даны три его стороны, две стороны и угол, заключенный между ними, сторона и два прилегающих к ней угла (или вообще два каких-нибудь угла).

Существование треугольника, определенного заданием тех или иных конкретных величин сторон или углов, обнаруживается при решении задачи на построение треугольника по данным элементам: однозначность решения задачи на построение еще раз доказывает признаки равенства из п. 188. Сообразно трем признакам равенства возникают и три основные задачи на построение треугольников.

Задача 1. Даны три отрезка а, b, с. Построить треугольник, имеющий эти отрезки своими сторонами.

Решение. Пусть с - наибольший из трех отрезков: для того чтобы задача могла иметь решение, необходимо, чтобы выполнялось условие Будем считать, что это условие выполнено. На произвольной прямой (рис. 226) отложим в произвольном месте отрезок . Концы его примем за две вершины искомого треугольника. Третья вершина должна лежать на расстоянии b от точки А (или от точки В) и на расстоянии а от В (или А). Для построения недостающей вершины проводим окружность радиуса b с центром А и окружность радиуса а с центром В.

Эти две окружности пересекутся, так как по условию расстояние между их центрами меньше суммы радиусов и больше их разности, поскольку с - наибольший отрезок среди данных. Получаются две точки пересечения С и С, т. е. два возможных положения вершины С; соответственные два треугольника, однако, равны, как симметрично расположенные относительно АВ. На рис. 226 также показано, как получить еще два положения третьей вершины, если поменять местами радиусы окружностей.

Задача 2. Построить треугольник по двум сторонам и углу, заключенному между ними.

Задача 3. Построить треугольник по стороне и прилежащим к ней углам, сумма которых меньше .

При анализе признаков равенства треугольников обращают на себя внимание два обстоятельства:

1) Нет признаков, в которых равенство треугольников обеспечивалось бы только равенством трех углов. Это объясняется тем, что два треугольника, имеющие равные углы, еще не обязательно равны (подобные треугольники, см. подробнее гл. XVI).

2) Признак равенства треугольников по двум сторонам требует равенства не произвольных углов, но непременно заключенных между равными сторонами. Чтобы выяснить причину этого, поставим следующую задачу.

Задача 4. Построить треугольник по двум сторонам и углу, лежащему против одной из них.

Решение. Пусть, например, даны стороны а и b и угол а, лежащий против а (рис. 227). Для построения треугольника отложим отрезок b на произвольной прямой АС и из одной его вершины, например А, проведем луч AM под углом а к отрезку АС. Неизвестная третья сторона треугольника должна лежать на этом луче; ее конец и есть недостающая вершина треугольника. Известно, однако, что эта третья вершина лежит на расстоянии а от С и, значит, помещается на окружности с центром С радиуса а. Проведем такую окружность. Точки ее пересечения с лучом AM дадут возможные положения третьей вершины. Так как окружность и луч могут не иметь общих точек, иметь одну или две общие точки, то задача может не иметь решений, иметь одно или два решения.

На рис. 227 представлен случай, когда угол а острый, и четыре варианта для стороны для которых задача, соответственно, не имеет решений, имеет одно решение, два решения и снова одно решение. Показаны оба решения для Полный анализ этой задачи дается в п. 223 в связи с задачами на решение треугольников.

Можно ставить и другие разнообразные задачи на построение треугольников по тем или иным данным. Во всех случаях для возможности построения треугольника должны быть заданы либо три какие-нибудь его линейных элемента (т. е. три отрезка: стороны, медианы, высоты и т. п.), либо два отрезка и один угол, либо один отрезок и два угла.

Задача 5. Даны две стороны а, с треугольника и медиана . Построить треугольник.

Решение. Начнем решение задачи с анализа. Так называется этап решения, когда мы условно допускаем, что задача уже решена, и выясняем такие ее особенности, которые и в самом деле помогут нам ее решить. Итак, допустим, что треугольник ABC (рис. 228, а) - искомый. Тогда в нем

Заметим, что отрезок ВМ по определению медианы составляет половину с, т. е. может считаться известным. Но теперь в треугольнике ВМС известны все три стороны! Здесь ключ к решению задачи, остальное уже просто. Мы строим (рис. 228, б) треугольник ВМС по трем сторонам и продолжаем затем сторону ВМ на расстояние, равное , получая тем самым третью вершину А треугольника. Правильность выполненного построения ясна.

Условие разрешимости задачи состоит в возможности построить «частичный» треугольник по стороне а, медиане и половине другой стороны.

§ 1 Построение треугольника по двум сторонам и углу между ними

Построение геометрической фигуры - одна из интересных задач в геометрии. Получить необходимую фигуру только при помощи циркуля и линейки без делений не просто.

Фигура треугольник часто используется в решении задач, но как его правильно построить?

Пусть необходимо построить треугольник по двум сторонам и углу между ними.

Во-первых, что такое две стороны - это два произвольных отрезка, например, P1Q1 и P2Q2, а также произвольный угол альфа. Все эти элементы уже построены, другими словами, эти элементы - дано задачи.

Во-вторых, необходимо определить последовательность построения: сначала необходимо построить одну сторону треугольника, затем угол и потом вторую сторону треугольника.

Итак, перед нами белый лист, проведем прямую а и отметим на ней точку А, затем возьмем циркуль и отложим отрезок АВ, равный отрезку P1Q1. Далее выберем произвольный раствор циркуля и проведем одну окружность с центром в вершине угла альфа и другую с центром в точке А. Первая окружность пересечет лучи угла альфа в точках Р и К, а вторая окружность пересечет прямую а в точке М. Проведем отрезок РК. Затем возьмем раствор циркуля, равный отрезку РК, и построим окружность с центром в точке М. Окружность с центром в точке М пересечет окружность с центром в точке А, пусть эта точка будет М1. Проведем луч АМ1. Затем на луче АМ1 отложим отрезок АС, равный отрезку Р2Q2. Соединим точки В и С отрезком. Полученный треугольник АВС - искомый.

Теперь докажем, что полученный треугольник АВС искомый. На самом деле отрезок АВ равен отрезку P1Q1 и отрезок АС равен отрезку P2Q2 по построению. Угол альфа также по построению равен углу САВ. При данном ходе построения для любых данных отрезков P1Q1 и P2Q2 и неразвернутом угле альфа искомый треугольник построить можно. Так как прямую а и точку А на ней можно выбрать произвольно, то существует бесконечно много треугольников, удовлетворяющих условиям задачи. Все эти треугольники равны друг другу по первому признаку равенства треугольников, поэтому принято говорить, что данная задача имеет единственное решение.

§ 2 Построение треугольника по стороне и двум прилежащим к ней углам

Теперь рассмотрим задачу построения треугольника по стороне и двум прилежащим к ней углам.

Итак, нам дан отрезок PQ и два угла альфа и бета. Проведем прямую а и отметим на ней произвольную точку А. Отложим от точки А отрезок АВ, равный отрезку PQ. Затем построим угол М1АВ с вершиной в точке А, равный углу альфа, и угол М2ВА с вершиной в точке В, равный углу бета. Точка пересечения лучей АМ1 и ВМ2 будет точка С. Треугольник АВС искомый.

Докажем это: отрезок АВ равен отрезку PQ по построению, также по построению угол САВ равен углу альфа, а угол СВА равен углу бета.

Как известно, сумма углов в треугольнике равна 180 градусов, поэтому при данном ходе построения искомый треугольник АВС возможно построить только, если сумма углов альфа и бета будет меньше 180 градусов. Если же сумма данных углов будет больше или равна 180 градусом, треугольник построить невозможно.

В этой задаче, как и в предыдущей, прямую а и точку А на ней можно выбрать произвольно, а значит, существует бесконечно много треугольников, удовлетворяющих условиям задачи. Все эти треугольники равны друг другу по второму признаку равенства треугольников, поэтому говорят, что данная задача имеет единственное решение.

§ 3 Построение треугольника по трем сторонам

Построить треугольник по трем сторонам является третьей задачей построения треугольника.

Пусть нам даны три отрезка P1Q1, P2Q2 и P3Q3. необходимо построить треугольник АВС, в котором АВ равно P1Q1, ВС равно P2Q2 и СА равно P3Q3.

Проведем прямую а и на ней с помощью циркуля отложим отрезок АВ, равный отрезку P1Q1. Затем построим две окружности: одну - с центром в точке А и радиусом P3Q3, а другую - с центром в точке В и радиусом P2Q2. Пусть точка С - одна из точек пересечения этих окружностей. Проведя отрезки АС и ВС, получим искомый треугольник АВС. В самом деле, по построению АВ равно P1Q1, BC равно P2Q2 и СА равно P3Q3, то есть стороны треугольника равны данным отрезкам.

Рассмотренная задача не всегда имеет решение в силу действия неравенства треугольника, то есть в любом треугольнике сумма любых двух сторон больше третьей стороны, поэтому, если какой-нибудь из данных отрезков больше или равен сумме двух других, то нельзя построить треугольник, стороны которого равнялись бы данным отрезкам.

Список использованной литературы:

Атанасян Л.С. Учебник: Геометрия. 7-9 классы: учеб. для общеобразоват. организаций / Л.С. Атанасян, В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев и др. – М. : Просвещение, 2013. –383 с.
Геометрия. Ч.I. Планиметрия: учебное пособие/ И.Б. Барский, Г.Н. Тимофеев. – Йошкар-Ола: изд-во Марийского гос. ун-та, 2006 и 2008. – 636с

D С Построение треугольника по двум сторонам и углу между ними. hk h 1. Построим луч а. 2. Отложим отрезок АВ, равный P 1 Q Построим угол, равный данному. 4. Отложим отрезок АС, равный P 2 Q 2. В А Δ АВС искомый. Дано: Отрезки Р 1 Q 1 и Р 2 Q 2, Q1Q1 P1P1 P2P2 Q2Q2 а k Док-во: По построению AB=P 1 Q 1, AC=P 2 Q 2, A= hk. Построить. Построение.

При любых данных отрезках AB=P 1 Q 1, AC=P 2 Q 2 и данном неразвернутом hk искомый треугольник построить можно. Так как прямую а и точку А на ней можно выбрать произвольно, то существует бесконечно много треугольников, удовлетворяющих условиям задачи. Все эти треугольники равны друг другу (по первому признаку равенства треугольников), поэтому принято говорить, что данная задача имеет единственное решение.

D С Построение треугольника по стороне и двум прилежащим к ней углам. h 1 k 1, h 2 k 2 h2h2 1. Построим луч а. 2. Отложим отрезок АВ, равный P 1 Q Построим угол, равный данному h 1 k Построим угол, равный h 2 k 2. В А Δ АВС искомый. Δ АВС искомый. Дано: Отрезок Р 1 Q 1 Q1Q1 P1P1 а k2k2 h1h1 k1k1 N Док-во: По построению AB=P 1 Q 1, В= h 1 k 1, А= h 2 k 2. Построить Δ. Построение.

С 1. Построим луч а. 2. Отложим отрезок АВ, равный P 1 Q Построим дугу с центром в т. А и радиусом Р 2 Q Построим дугу с центром в т.В и радиусом P 3 Q 3. В А Δ АВС искомый. Дано:Отрезки Р 1 Q 1, Р 2 Q 2, P 3 Q 3. Q1Q1 P1P1 P3P3 Q2Q2 а P2P2 Q3Q3 Построение треугольника по трем сторонам. Док-во: По построению AB=P 1 Q 1, AC=P 2 Q 2 CA= P 3 Q 3, т. е. стороны Δ ABC равны данным отрезкам. Построить Δ. Построение.

Задача не всегда имеет решение. Во всяком треугольнике сумма любых двух сторон больше третьей стороны, поэтому если какой-нибудь из данных отрезков больше или равен сумме двух других, то нельзя построить треугольник, стороны которого равнялись бы данным отрезкам.

Представляем вашему вниманию видеоурок по теме «Построение треугольника по трем элементам». Вы сможете решить несколько примеров из класса задач на построение. Учитель подробно разберет задачу на построение треугольника по трем элементам, а также напомнит теорему о равенстве треугольников.

Данная тема имеет широкое практическое применение, поэтому рассмотрим некоторые типы решения задач. Напомним, что любые построения выполняются исключительно с помощью циркуля и линейки.

Пример 1:

Построить треугольник по двум сторонам и углу между ними.

Дано: Предположим, анализируемый треугольник выглядит так

Рис. 1.1. Анализируемый треугольник к примеру 1

Пусть заданные отрезки будут с и а, а заданный угол будет

Рис. 1.2. Заданные элементы к примеру 1

Построение:

Сначала следует отложить угол 1

Рис. 1.3. Отложенный угол 1 к примеру 1

Затем на сторонах данного угла откладываем циркулем две данные стороны: замеряем циркулем длину стороны а и помещаем остриё циркуля в вершину угла 1, а другой частью делаем насечку на стороне угла 1. Аналогичную процедуру проделываем со стороной с

Рис. 1.4. Отложенные стороны а и с к примеру 1

Затем соединяем полученные насечки, и мы получим искомый треугольник АВС

Рис. 1.5. Построенный треугольник АВС к примеру 1

Будет ли данный треугольник равный предполагаемому? Будет, ведь элементы полученного треугольника (две стороны и угол между ними) соответственно равны двум сторонам и углу между ними, данным в условии. Поэтому по первому свойству равенства треугольников - - искомый.

Построение выполнено.

Примечание:

Напомним, как отложить угол, равный данному.

Пример 2

Отложить от данного луча угол, равный данному. Заданы угол А и луч ОМ. Построить .

Построение:

Рис. 2.1. Условие к примеру 2

1. Построить окружность Окр(А, r = AB). Точки В и С - являются точками пересечения со сторонами угла А

Рис. 2.2. Решение к примеру 2

1. Построить окружность Окр(D, r = CB). Точки E и M - являются точками пересечения со сторонами угла А

Рис. 2.3. Решение к примеру 2

1. Угол МОЕ - искомый, так как .

Построение выполнено.

Пример 3

Построить треугольник АВС по известной стороне и двум прилежащим к ней углам.

Пусть анализируемый треугольник выглядит так:

Рис. 3.1. Условие к примеру 3

Тогда заданные отрезки выглядят таким образом

Рис. 3.2. Условие к примеру 3

Построение:

Отложим угол на плоскости

Рис. 3.3. Решение к примеру 3

Отложим на стороне данного угла длину стороны а

Рис. 3.4. Решение к примеру 3

Затем отложим от вершины С угол . Необщие стороны углов γ и α пересекаются в точке А

Рис. 3.5. Решение к примеру 3

Является построенный треугольник искомым? Является, так как сторона и два прилежащих к ней угла построенного треугольника соответственно равны стороне и углу между ними, данных в условии

Искомый по второму признаку равенства треугольников

Построение выполнено

Пример 4

Построить треугольник по 2 катетам

Пусть анализируемый треугольник выглядит так

Рис. 4.1. Условие к примеру 4

Известные элементы - катеты

Рис. 4.2. Условие к примеру 4

Данная задача отличается от предыдущих тем, что угол между сторонами можно определить по умолчанию - 90 0

Построение:

Отложим угол, равный 90 0 . Делать это будем точно так же, как показано в примере 2

Рис. 4.3. Решение к примеру 4

Затем на сторонах данного угла откладываем длины сторон а и b , данных в условии

Рис. 4.4. Решение к примеру 4

В результате полученный треугольник - искомый, ведь его две стороны и угол между ними соответственно равны двум сторонам и углу между ними, данными в условии

Заметим, что отложить угол 90 0 можно, построив две перпендикулярные прямые. Как выполнить эту задачу, рассмотрим в дополнительном примере

Дополнительный пример

Восстановить перпендикуляр к прямой р, проходящий через точку А,

Прямая р, и точка А, лежащая на данной прямой

Рис. 5.1. Условие к дополнительному примеру

Построение:

Сначала выполним построение окружности произвольного радиуса с центром в точке А

Рис. 5.2. Решение к дополнительному примеру

Данная окружность пересекает прямую р в точках К и Е. Затем построим две окружности Окр(К, R = КЕ), Окр(E, R = КЕ). Данные окружности пересекаются в точках С и В. Отрезок СВ - искомый,

Рис. 5.3. Ответ к дополнительному примеру

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
Репетитор по математике ().

№ 285, 288. Атанасян Л. С., Бутузов В. Ф., Кадомцев С. Б., Позняк Э. Г., Юдина И. И. под редакцией Тихонова А. Н. Геометрия 7-9 классы. М.: Просвещение. 2010 г.
Постройте равнобедренный треугольник по боковой стороне и углу, противолежащему основанию.
Постройте прямоугольный треугольник по гипотенузе и острому углу
Постройте треугольник по углу, высоте и биссектрисе, проведённым из вершины данного угла.

Пример 1:

Построить треугольник по двум сторонам и углу между ними.

Дано: Предположим, анализируемый треугольник выглядит так

Рис. 1.1. Анализируемый треугольник к примеру 1

Пусть заданные отрезки будут с и а, а заданный угол будет

Рис. 1.2. Заданные элементы к примеру 1

Построение:

Сначала следует отложить угол 1

Рис. 1.3. Отложенный угол 1 к примеру 1

Рис. 1.4. Отложенные стороны а и с к примеру 1

Затем соединяем полученные насечки, и мы получим искомый треугольник АВС

Рис. 1.5. Построенный треугольник АВС к примеру 1

Построение выполнено.

Примечание:

Напомним, как отложить угол, равный данному.

Пример 2

Отложить от данного луча угол, равный данному. Заданы угол А и луч ОМ. Построить .

Построение:

Рис. 2.1. Условие к примеру 2

1. Построить окружность Окр(А, r = AB). Точки В и С - являются точками пересечения со сторонами угла А

Рис. 2.2. Решение к примеру 2

1. Построить окружность Окр(D, r = CB). Точки E и M - являются точками пересечения со сторонами угла А

Рис. 2.3. Решение к примеру 2

1. Угол МОЕ - искомый, так как .

Построение выполнено.

Пример 3

Построить треугольник АВС по известной стороне и двум прилежащим к ней углам.

Пусть анализируемый треугольник выглядит так:

Рис. 3.1. Условие к примеру 3

Тогда заданные отрезки выглядят таким образом

Рис. 3.2. Условие к примеру 3

Построение:

Отложим угол на плоскости

Рис. 3.3. Решение к примеру 3

Отложим на стороне данного угла длину стороны а

Рис. 3.4. Решение к примеру 3

Затем отложим от вершины С угол . Необщие стороны углов γ и α пересекаются в точке А

Рис. 3.5. Решение к примеру 3

Искомый по второму признаку равенства треугольников

Построение выполнено

Пример 4

Построить треугольник по 2 катетам

Пусть анализируемый треугольник выглядит так

Рис. 4.1. Условие к примеру 4

Известные элементы - катеты

Рис. 4.2. Условие к примеру 4

Данная задача отличается от предыдущих тем, что угол между сторонами можно определить по умолчанию - 90 0

Построение:

Отложим угол, равный 90 0 . Делать это будем точно так же, как показано в примере 2

Рис. 4.3. Решение к примеру 4

Затем на сторонах данного угла откладываем длины сторон а и b , данных в условии

Рис. 4.4. Решение к примеру 4

Дополнительный пример

Восстановить перпендикуляр к прямой р, проходящий через точку А,

Прямая р, и точка А, лежащая на данной прямой

Рис. 5.1. Условие к дополнительному примеру

Построение:

Сначала выполним построение окружности произвольного радиуса с центром в точке А

Рис. 5.2. Решение к дополнительному примеру

Рис. 5.3. Ответ к дополнительному примеру

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
Репетитор по математике ().

№ 285, 288. Атанасян Л. С., Бутузов В. Ф., Кадомцев С. Б., Позняк Э. Г., Юдина И. И. под редакцией Тихонова А. Н. Геометрия 7-9 классы. М.: Просвещение. 2010 г.
Постройте равнобедренный треугольник по боковой стороне и углу, противолежащему основанию.
Постройте прямоугольный треугольник по гипотенузе и острому углу
Постройте треугольник по углу, высоте и биссектрисе, проведённым из вершины данного угла.