Основные соотношения между элементами треугольника

Теорема косинусов. Теорема синусов. Теорема тангенсов.
Формулы площади, формула Герона.
Радиусы описанного и вписанного кругов.


Обозначения: a, b, c – стороны; A, B, C – углы; p = ( a + b + c ) / 2 - полупериметр; h – высота; S – площадь; R – радиус описанного круга; r – радиус вписанного круга.

Теорема косинусов:
Теорема синусов:
Теорема тангенсов:
Формулы площади, формула Герона:
Радиусы описанного и вписанного кругов:

Треугольник

Треугольник. Остроугольный, тупоугольный и прямоугольный треугольник.
Катеты и гипотенуза. Равнобедренный и равносторонний треугольник.
Основные свойства треугольников. Сумма углов треугольника.
Внешний угол треугольника. Признаки равенства треугольников.
Признаки равенства прямоугольных треугольников.
Замечательные линии и точки в треугольнике: высоты, медианы,
биссектрисы, срединныe перпендикуляры, ортоцентр,
центр тяжести, центр описанного круга, центр вписанного круга.
Теорема Пифагора. Соотношение сторон в произвольном треугольнике.


Треугольник это многоугольник с тремя сторонами (или тремя углами). Стороны треугольника обозначаются часто малыми буквами, которые соответствуют заглавным буквам, обозначающим противоположные вершины.

Если все три угла острые ( рис.20 ), то это остроугольный треугольник. Если один из углов прямой ( C, Fig.21 ), то это прямоугольный треугольник; стороны a, b, образующие прямой угол, называются катетами; сторона c, противоположная прямому углу, называется гипотенузой. Если один из углов тупой ( B, Fig.22 ), то это тупоугольный треугольник.

Треугольник ABC ( рис.23 ) - равнобедренный, если две его стороны равны ( a = c ); эти равные стороны называются боковыми, третья сторона называется основанием треугольника. Треугольник ABC ( рис.24 ) – равносторонний, если все его стороны равны ( a = b = c ). В общем случае ( a b c ) мы имеем неравносторонний треугольник.

Основные свойства треугольников. В любом треугольнике:
 
1.  Против большей стороны лежит больший угол, и наоборот.

2. Против равных сторон лежат равные углы, и наоборот.
В частности, все углы в равностороннем треугольнике равны.

3.  Сумма углов треугольника равна 180 º .

Из двух последних свойств следует, что каждый угол в равностороннем
треугольнике равен 60 º.

4. Продолжая одну из сторон треугольника (AC, рис.25), получаем внешний
  угол BCD. Внешний угол треугольника равен сумме внутренних углов,
не смежных с ним: BCD = A + B.

5. Любая сторона треугольника меньше суммы двух других сторон и больше
  их разности ( a < b + c, a > b – c; b < a + c,  b > a – c; c < a + b, c > a – b ).

Признаки равенства треугольников.

Треугольники равны, если у них соответственно равны:
   a) две стороны и угол между ними;
  b) два угла и прилегающая к ним сторона;
  c) три стороны.

Признаки равенства прямоугольных треугольников.

Два прямоугольных треугольника равны, если выполняется одно из следующих условий:
1) равны их катеты;
2) катет и гипотенуза одного треугольника равны катету и гипотенузе другого;
3) гипотенуза и острый угол одного треугольника равны гипотенузе и острому углу другого;
4) катет и прилежащий острый угол одного треугольника равны катету и прилежащему острому углу другого;
5) катет и противолежащий острый угол одного треугольника равны катету и противолежащему острому углу другого.

Замечательные линии и точки в треугольнике.

Высота треугольника - это перпендикуляр, опущенный из любой вершины на противоположную сторону ( или её продолжение ). Эта сторона называется основанием треугольника. Три высоты треугольника всегда пересекаются в одной точке, называемой ортоцентром треугольника. Ортоцентр остроугольного треугольника ( точка O, рис.26 ) расположен внутри треугольника, а ортоцентр тупоугольного треугольника ( точка O, рис.27 ) – снаружи; ортоцентр прямоугольного треугольника совпадает с вершиной прямого угла.

 
Медиана – это отрезок, соединяющий любую вершину треугольника с серединой противоположной стороны. Три медианы треугольника ( AD, BE, CF, рис.28 ) пересекаются в одной точке O, всегда лежащей внутри треугольника и являющейся его центром тяжести. Эта точка делит каждую медиану в отношении 2:1, считая от вершины.br />
Биссектриса – это отрезок биссектрисы угла от вершины до точки пересечения с противоположной стороной. Три биссектрисы треугольника ( AD, BE, CF, рис.29 ) пересекаются в одной точке О, всегда лежащей внутри треугольника и являющейся центром вписанного круга (см. раздел «Вписанные и описанные многоугольники»).

Биссектриса делит противоположную сторону на части, пропорциональные прилегающим сторонам; например, на рис.29 AE : CE = AB : BC .

Срединный перпендикуляр – это перпендикуляр, проведенный из средней точки отрезка (стороны). Три срединных перпендикуляра треугольника АВС ( KO, MO, NO, рис.30 ) пересекаются в одной точке О, являющейся центром описанного круга ( точки K, M, N – середины сторон треугольника ABC ).


В остроугольном треугольнике эта точка лежит внутри треугольника; в тупоугольном – снаружи; в прямоугольном - в середине гипотенузы. Ортоцентр, центр тяжести, центр описанного и центр вписанного круга совпадают только в равностороннем треугольнике.

Теорема Пифагора. моугольном треугольнике квадрат длины гипотенузы равен сумме квадратов длин катетов.

Доказательство теоремы Пифагора с очевидностью следует из рис.31. Рассмотрим прямоугольный треугольник ABC с катетами a, b и гипотенузой c.

Построим квадрат AKMB, используя гипотенузу AB как сторону. Затем продолжим стороны прямоугольного треугольника ABC так, чтобы получить квадрат CDEF, сторона которого равна a + b . Теперь ясно, что площадь квадрата CDEF равна ( a + b ) 2. С другой стороны, эта площадь равна сумме площадей четырёх прямоугольных треугольников и квадрата AKMB, то есть
  
c 2 + 4 ( ab / 2 ) = c 2 + 2 ab ,
отсюда,
c 2 + 2 ab = ( a + b ) 2 ,
и окончательно имеем:
c 2 = a 2 + b 2 .


Соотношение сторон в произвольном треугольнике.
 
В общем случае ( для произвольного треугольника ) имеем:
 
c 2 = a + b 2 – 2ab · cos C,

где C – угол между сторонами a и b .