Задание 1
тема 6 из 14

Биссектриса, медиана и высота

Биссектриса делит угол пополам, медиана идёт в середину противоположной стороны, высота перпендикулярна ей. Каждый из этих отрезков делит треугольник на два, и в новых треугольниках работает сумма углов. В прямоугольном треугольнике медиана к гипотенузе равна её половине, а углы между отрезками из вершины прямого угла находят через 45∘45^\circ и острый угол.

Часто в заданиях118На карте навыков

Три отрезка из вершины треугольника

Биссектриса, медиана и высота идут из вершины треугольника к противоположной стороне. Каждый отрезок делит треугольник на два. Найдите в новом треугольнике два угла и примените сумму углов.

  • Биссектриса ADAD делит угол AA пополам: ∠BAD=∠CAD=12∠A\angle BAD = \angle CAD = \frac{1}{2}\angle A.
  • Биссектриса делит противоположную сторону в отношении прилежащих сторон: BDDC=ABAC\frac{BD}{DC} = \frac{AB}{AC}.
  • Каждая точка биссектрисы угла равноудалена от его сторон.
  • Медиана CMCM идёт в середину стороны: AM=MBAM = MB.
  • Высота CHCH перпендикулярна стороне: ∠CHA=90∘\angle CHA = 90^\circ. В тупоугольном треугольнике высота может лежать вне треугольника.
  • Медиана к гипотенузе равна половине гипотенузы.

Биссектриса: половина угла

Если дан угол, который отсекает биссектриса ADAD, весь угол вдвое больше: ∠A=2∠BAD\angle A = 2\angle BAD. Третий угол треугольника ABCABC находят по сумме углов.

Угол ADBADB — внешний угол треугольника ADCADC: ∠ADB=∠CAD+∠C\angle ADB = \angle CAD + \angle C.

Пример

В треугольнике ABCABC ADAD — биссектриса, ∠C=46∘\angle C = 46^\circ, ∠CAD=31∘\angle CAD = 31^\circ. Найдите угол BB. Ответ дайте в градусах.

31°46°ABCD
Биссектриса ADAD делит угол AA на два равных угла.
  1. 1.ADAD — биссектриса: ∠A=2⋅31∘=62∘\angle A = 2 \cdot 31^\circ = 62^\circ.
  2. 2.∠B=180∘−62∘−46∘=72∘\angle B = 180^\circ - 62^\circ - 46^\circ = 72^\circ.

Ответ: 7272

Точка биссектрисы равноудалена от сторон угла

Каждая точка биссектрисы угла равноудалена от его сторон. Пусть MM лежит на биссектрисе угла AA, MHMH и MQMQ — перпендикуляры к сторонам. Прямоугольные треугольники AMHAMH и AMQAMQ равны по гипотенузе и острому углу, поэтому MH=MQMH = MQ.

Обратно: точка внутри угла, равноудалённая от его сторон, лежит на биссектрисе этого угла. Так доказывают, что центр вписанной окружности лежит на биссектрисе.

Пример

В треугольнике AHCAHC угол HH прямой, ∠C=30∘\angle C = 30^\circ. Биссектриса угла HACHAC пересекает сторону HCHC в точке MM, MC=10MC = 10. Найдите MHMH.

30°AHCMQ
MM лежит на биссектрисе угла HACHAC: MH=MQMH = MQ.
  1. 1.Проведите MQ⊥ACMQ \perp AC. В прямоугольном треугольнике MQCMQC: MQ=MC⋅sin⁡30∘=10⋅12=5MQ = MC \cdot \sin 30^\circ = 10 \cdot \frac12 = 5.
  2. 2.MM лежит на биссектрисе угла HACHAC, MH⊥AHMH \perp AH, MQ⊥ACMQ \perp AC. Поэтому MH=MQ=5MH = MQ = 5.

Ответ: 55

Свойство биссектрисы: отношение отрезков стороны

Биссектриса AKAK треугольника ABCABC делит сторону BCBC на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам: BKKC=ABAC\frac{BK}{KC} = \frac{AB}{AC}. Отрезок BKBK прилежит к стороне ABAB, отрезок KCKC — к стороне ACAC.

Причина — площади. У треугольников ABKABK и ACKACK общая высота из вершины AA, поэтому их площади относятся как BK:KCBK : KC (общая высота). Те же площади равны 12AB⋅AKsin⁡φ\frac12 AB \cdot AK \sin\varphi и 12AC⋅AKsin⁡φ\frac12 AC \cdot AK \sin\varphi, где φ\varphi — половина угла AA. Поэтому они относятся как AB:ACAB : AC.

Пример

В треугольнике ABCABC AB=9AB = 9, AC=6AC = 6, BC=10BC = 10, AKAK — биссектриса. Найдите BKBK и KCKC.

96??ABCK
Биссектриса AKAK делит угол AA пополам, BC=10BC = 10.
  1. 1.BKKC=ABAC=96=32\frac{BK}{KC} = \frac{AB}{AC} = \frac{9}{6} = \frac32. Пусть BK=3xBK = 3x, KC=2xKC = 2x.
  2. 2.3x+2x=103x + 2x = 10, x=2x = 2.
  3. 3.BK=6BK = 6, KC=4KC = 4.

Ответ: BK=6BK = 6, KC=4KC = 4

Медиана к гипотенузе

Медиана, проведённая к гипотенузе, равна половине гипотенузы: CM=AM=MBCM = AM = MB. Точка MM — центр окружности, описанной около прямоугольного треугольника. Медиану произвольного треугольника находят по формуле через стороны.

Поэтому медиана делит прямоугольный треугольник на два равнобедренных треугольника. Углы при основании равны: ∠MCA=∠A\angle MCA = \angle A, ∠MCB=∠B\angle MCB = \angle B.

Верно и обратное: если медиана CMCM равна половине стороны ABAB, то угол CC прямой. Точки AA, BB и CC лежат на окружности с центром MM и диаметром ABAB, а вписанный угол, опирающийся на диаметр, прямой.

Пример

В треугольнике ABCABC угол CC прямой, CMCM — медиана, ∠B=28∘\angle B = 28^\circ. Найдите угол ACMACM. Ответ дайте в градусах.

28°AMBC
Медиана CMCM равна отрезкам AMAM и MBMB — половинам гипотенузы.
  1. 1.Медиана к гипотенузе равна её половине: CM=AMCM = AM, треугольник AMCAMC равнобедренный.
  2. 2.∠ACM=∠A=90∘−28∘=62∘\angle ACM = \angle A = 90^\circ - 28^\circ = 62^\circ.

Ответ: 6262

Точка пересечения медиан делит их в отношении 2 : 1

Три медианы треугольника пересекаются в одной точке GG, и она делит каждую медиану в отношении 2:12 : 1, считая от вершины: AG:GA1=2:1AG : GA_1 = 2 : 1.

Доказательство для двух медиан AA1AA_1 и BB1BB_1. Отрезок A1B1A_1B_1 — средняя линия: A1B1∥ABA_1B_1 \parallel AB и A1B1=12ABA_1B_1 = \frac{1}{2}AB. Треугольники GA1B1GA_1B_1 и GABGAB подобны по двум углам с коэффициентом 12\frac{1}{2}, поэтому GA1=12AGGA_1 = \frac{1}{2}AG и GB1=12BGGB_1 = \frac{1}{2}BG.

В параллелограмме диагональ BDBD содержит медиану BOBO треугольника ABCABC: прямая из AA в середину BCBC отсекает от BDBD треть.

Пример

В параллелограмме ABCDABCD точка KK — середина стороны BCBC, прямая AKAK пересекает диагональ BDBD в точке PP, BD=12BD = 12. Найдите BPBP.

ABKCDPO
AKAK и BOBO — медианы треугольника ABCABC, PP — точка их пересечения.
  1. 1.Диагонали параллелограмма делятся пополам: OO — середина ACAC, BO=122=6BO = \frac{12}{2} = 6.
  2. 2.BOBO и AKAK — медианы треугольника ABCABC, PP — точка их пересечения: BP=23BOBP = \frac{2}{3}BO.
  3. 3.BP=23⋅6=4BP = \frac{2}{3} \cdot 6 = 4.

Ответ: 44

Высота: два прямоугольных треугольника

Высота CHCH делит треугольник на два прямоугольных треугольника. В треугольнике BCHBCH острые углы дают 90∘90^\circ: ∠BCH=90∘−∠B\angle BCH = 90^\circ - \angle B.

Если угол CC треугольника прямой, то ∠BCH=∠A\angle BCH = \angle A и ∠ACH=∠B\angle ACH = \angle B: оба угла равны 90∘90^\circ минус один и тот же угол.

Длину высоты к другой стороне находят через площадь: высоты к двум сторонам.

Пример

В треугольнике ABCABC угол CC прямой, CHCH — высота, ∠A=27∘\angle A = 27^\circ. Найдите угол BCHBCH. Ответ дайте в градусах.

27°ABCH
Высота CHCH отсекает прямоугольный треугольник BCHBCH.
  1. 1.∠B=90∘−27∘=63∘\angle B = 90^\circ - 27^\circ = 63^\circ.
  2. 2.В прямоугольном треугольнике BCHBCH: ∠BCH=90∘−63∘=27∘\angle BCH = 90^\circ - 63^\circ = 27^\circ.

Ответ: 2727

Угол между отрезками из вершины прямого угла

Из вершины прямого угла CC отсчитывайте углы от катета CBCB. Высота: ∠BCH=90∘−∠B\angle BCH = 90^\circ - \angle B. Биссектриса: ∠BCD=45∘\angle BCD = 45^\circ. Медиана: ∠BCM=∠B\angle BCM = \angle B, потому что CM=MBCM = MB. Угол между двумя отрезками равен разности их углов с катетом CBCB.

Поэтому угол между высотой и биссектрисой равен углу между биссектрисой и медианой: ∣45∘−∠B∣|45^\circ - \angle B|. Угол между высотой и медианой вдвое больше и равен разности острых углов. Если дан угол φ\varphi между биссектрисой и медианой, то острые углы равны 45∘−φ45^\circ - \varphi и 45∘+φ45^\circ + \varphi.

Пример

Острый угол BB прямоугольного треугольника ABCABC равен 70∘70^\circ. Найдите угол между высотой CHCH и биссектрисой CDCD, проведёнными из вершины прямого угла CC. Ответ дайте в градусах.

70°ABCHD
Высота CHCH и биссектриса CDCD идут из вершины прямого угла.
  1. 1.В прямоугольном треугольнике BCHBCH: ∠BCH=90∘−70∘=20∘\angle BCH = 90^\circ - 70^\circ = 20^\circ.
  2. 2.Биссектриса делит прямой угол пополам: ∠BCD=45∘\angle BCD = 45^\circ.
  3. 3.∠HCD=45∘−20∘=25∘\angle HCD = 45^\circ - 20^\circ = 25^\circ.

Ответ: 2525

Высота, биссектриса и медиана из прямого угла

28°HDMABC
высота CHCHбиссектриса CDCDмедиана CMCM
∠BCH=90∘−∠B=62∘\angle BCH = 90^\circ - \angle B = 62^\circ
∠BCD=45∘, ∠BCM=∠B=28∘\angle BCD = 45^\circ,\ \angle BCM = \angle B = 28^\circ
∠HCD=∠DCM=17∘, ∠HCM=34∘\angle HCD = \angle DCM = 17^\circ,\ \angle HCM = 34^\circ
Вершина CC движется по окружности с диаметром ABAB, поэтому угол CC прямой, а медиана CMCM — радиус. Биссектриса всегда лежит между высотой и медианой. Двигайте вершину CC.

Угол между двумя биссектрисами

Биссектрисы ADAD и BEBE пересекаются в точке OO. В треугольнике AOBAOB углы при стороне ABAB — половины углов AA и BB. Их сумма ∠A+∠B2=180∘−∠C2\frac{\angle A + \angle B}{2} = \frac{180^\circ - \angle C}{2}, поэтому ∠AOB=90∘+∠C2\angle AOB = 90^\circ + \frac{\angle C}{2}. Углы AA и BB по отдельности знать не нужно.

Пример

В треугольнике ABCABC ∠C=64∘\angle C = 64^\circ, биссектрисы ADAD и BEBE пересекаются в точке OO. Найдите угол AOBAOB. Ответ дайте в градусах.

64°ABCDEO
Биссектрисы делят углы AA и BB пополам.
  1. 1.∠A+∠B=180∘−64∘=116∘\angle A + \angle B = 180^\circ - 64^\circ = 116^\circ.
  2. 2.В треугольнике AOBAOB: ∠OAB+∠OBA=116∘:2=58∘\angle OAB + \angle OBA = 116^\circ : 2 = 58^\circ.
  3. 3.∠AOB=180∘−58∘=122∘\angle AOB = 180^\circ - 58^\circ = 122^\circ.

Ответ: 122122

Угол между двумя высотами

Высоты BDBD и CECE треугольника ABCABC пересекаются в точке OO. В остроугольном треугольнике точки DD и EE лежат на сторонах ACAC и ABAB. В четырёхугольнике ADOEADOE углы DD и EE прямые, а сумма углов четырёхугольника равна 360∘360^\circ. Поэтому ∠DOE=180∘−∠A\angle DOE = 180^\circ - \angle A.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

В остроугольном треугольнике ABC угол A равен 78°, BD и CE - высоты, пересекающиеся в точке O. Найдите угол DOE. Ответ дайте в градусах.

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать