Задание 18
тема 20 из 26

Отношение площадей

Площади треугольников сравнивают без вычисления самих площадей. У треугольников с общей высотой площади относятся как основания, у треугольников с равным углом — как произведения сторон при этом угле, у подобных — как k2k^2. Обычно все части фигуры выражают через площадь всей фигуры SS, а затем находят нужное отношение.

Реже в задании18На карте навыков

Отношение площадей без вычисления площадей

Сравнивайте площади через общую высоту, равный угол или подобие.

  • Общая высота: если DD лежит на BCBC, то SABDSADC=BDDC\frac{S_{ABD}}{S_{ADC}} = \frac{BD}{DC}. Медиана делит треугольник на два треугольника с равными площадями.
  • Равный угол: если MM лежит на луче ABAB, NN — на луче ACAC, то SAMNSABC=AM⋅ANAB⋅AC\frac{S_{AMN}}{S_{ABC}} = \frac{AM \cdot AN}{AB \cdot AC}.
  • Подобные треугольники: S1S2=k2\frac{S_1}{S_2} = k^2.
  • Трапеция: диагонали делят её на четыре треугольника, SAOB=SCODS_{AOB} = S_{COD}, SBOCSAOD=k2\frac{S_{BOC}}{S_{AOD}} = k^2, SAOB2=SBOC⋅SAODS_{AOB}^2 = S_{BOC} \cdot S_{AOD}.
  • Метод: обозначьте площадь всей фигуры SS. Идите от фигуры к треугольнику и от треугольника к его части, выражая каждую часть как долю SS. Площадь четырёхугольника — сумма или разность площадей треугольников.

Общая высота: площади относятся как основания

Если у двух треугольников общая вершина, а их основания лежат на одной прямой, высота из этой вершины у них общая. Тогда S1S2=a1a2\frac{S_1}{S_2} = \frac{a_1}{a_2}: площади относятся как основания. Отрезок ADAD с концом DD на стороне BCBC делит площадь треугольника ABCABC в отношении BD:DCBD : DC, а медиана делит её пополам.

Отношение оснований часто дают подобие или свойство биссектрисы. Двигайтесь цепочкой: от всей фигуры к треугольнику, от треугольника к его части. Диагональ делит площадь параллелограмма и ромба пополам.

Отрезок из вершины делит площадь как основание

37BCAD
SABDSADC=BDDC=37\frac{S_{ABD}}{S_{ADC}} = \frac{BD}{DC} = \frac{3}{7}
SABD=310⋅25=7,5S_{ABD} = \frac{3}{10} \cdot 25 = 7{,}5
SADC=710⋅25=17,5S_{ADC} = \frac{7}{10} \cdot 25 = 17{,}5
Отрезок ADAD делит треугольник ABCABC площади 25 на два треугольника с общей высотой из вершины AA. Тяните точку DD по стороне BCBC и вершину AA вдоль BCBC.
ABCDKLPQI
BP=PQ=QDBP = PQ = QD; окружность вписана в пятиугольник CKPQLCKPQL и в треугольник BCDBCD.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

В ромбе ABCDABCD точки KK и LL - середины сторон BCBC и CDCD соответственно. Прямые AKAK и ALAL пересекают диагональ BDBD в точках PP и QQ соответственно.
а) Докажите, что SAPQ=SBKP+SDLQS_{APQ} = S_{BKP} + S_{DLQ}.
б) Известно, что в пятиугольник CKPQLCKPQL можно вписать окружность. Найдите ее радиус, если сторона ромба ABCDABCD равна 125.12 \sqrt{5} .

Равный угол: произведения сторон

Если угол одного треугольника равен углу другого, их площади относятся как произведения сторон, которые образуют эти углы: SAMNSABC=AM⋅ANAB⋅AC\frac{S_{AMN}}{S_{ABC}} = \frac{AM \cdot AN}{AB \cdot AC}. Причина: S=12absin⁡αS = \frac12 ab \sin\alpha, и синус равного угла сокращается.

Чаще всего угол общий: точки MM и NN лежат на сторонах ABAB и ACAC. Так находят площадь треугольника, который отрезок отсекает от угла, когда отрезок не параллелен третьей стороне и подобия нет.

Треугольники с общим углом

ABCMN
SAMNSABC=AM⋅ANAB⋅AC=4⋅38⋅6=14\frac{S_{AMN}}{S_{ABC}} = \frac{AM \cdot AN}{AB \cdot AC} = \frac{4 \cdot 3}{8 \cdot 6} = \frac{1}{4}
SAMN=14⋅12=3S_{AMN} = \frac{1}{4} \cdot 12 = 3
Треугольник ABCABC с площадью 12 и треугольник AMNAMN имеют общий угол AA. Тяните точки MM и NN по сторонам угла.
ABDCKFE
AB=BDAB = BD, BE⊥ADBE \perp AD и CK⊥ADCK \perp AD, поэтому BE∥CKBE \parallel CK.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

На стороне BCBC треугольника ABCABC отмечена точка DD так, что AB=BD.AB = BD . Биссектриса BFBF треугольника ABCABC пересекает прямую ADAD в точке E.E . Из точки CC на прямую ADAD опущен перпендикуляр CK.CK .
а) Докажите, что AB:BC=AE:EK.AB : BC = AE : EK .
б) Найдите отношение площади треугольника ABEABE к площади четырехугольника CDEF,CDEF , если BD:DC=5:2.BD : DC = 5 : 2 .

Подобные треугольники: квадрат коэффициента

Площади подобных треугольников относятся как квадрат коэффициента подобия: S1S2=k2\frac{S_1}{S_2} = k^2 (площади подобных треугольников). Сначала докажите подобие, найдите kk по паре сходственных сторон, потом возведите его в квадрат.

Сходственные стороны лежат против равных углов. Если их длины выражены через угол, то и kk — выражение с синусом или косинусом, а k2k^2 упрощают формулами двойного угла.

ABCMLN
MA=ML=MBMA = ML = MB и LB=LCLB = LC: углы при основаниях обоих треугольников равны половине угла AA.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

В прямоугольном треугольнике ABCABC точки MM и NN - середины гипотенузы ABAB и катета BCBC соответственно. Биссектриса угла BACBAC пересекает прямую MNMN в точке L.L .
а) Докажите, что треугольники AMLAML и BLCBLC подобны.
б) Найдите отношение площадей этих треугольников, если cos⁡∠BAC=725.\cos \angle BAC = \frac{7}{25} .

Трапеция: четыре треугольника при диагоналях

Диагонали трапеции ABCDABCD с основаниями ADAD и BCBC пересекаются в точке OO и делят её на четыре треугольника. Треугольники BOCBOC и DOADOA подобны с коэффициентом k=BCADk = \frac{BC}{AD}, поэтому SBOCSAOD=k2\frac{S_{BOC}}{S_{AOD}} = k^2.

Треугольники ABDABD и ACDACD имеют общее основание ADAD и равные высоты, их площади равны. Без общей части AODAOD остаётся SAOB=SCODS_{AOB} = S_{COD}. Треугольники BOCBOC и AOBAOB имеют общую высоту из BB: SBOCSAOB=COOA=k\frac{S_{BOC}}{S_{AOB}} = \frac{CO}{OA} = k. Отсюда SAOB2=SBOC⋅SAODS_{AOB}^2 = S_{BOC} \cdot S_{AOD}.

Площади четырёх треугольников трапеции

ABCDO
SAOB=SCOD=4S_{AOB} = S_{COD} = 4
SBOCSAOD=k2=(12)2=14\frac{S_{BOC}}{S_{AOD}} = k^2 = \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4}
SAOB2=SBOC⋅SAOD:42=2⋅8S_{AOB}^2 = S_{BOC} \cdot S_{AOD}: \quad 4^2 = 2 \cdot 8
Диагонали делят трапецию с основанием AD=6AD = 6 и высотой 4 на четыре треугольника. Боковые треугольники закрашены одним цветом. Тяните вершину CC или меняйте BCBC ползунком.
ABCDMHO
Окружность построена на ADAD как на диаметре, ∠AMD=90∘\angle AMD = 90^\circ.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

В трапеции ABCDABCD угол BADBAD прямой. Окружность, построенная на большем основании ADAD как на диаметре, пересекает меньшее основание BCBC в точках CC и M.M .
а) Докажите, что ∠BAM=∠CAD.\angle BAM = \angle CAD .
б) Диагонали трапеции  ABCDABCD пересекаются в точке O.O . Найдите площадь треугольника AOB,AOB , если AB=10,AB = \sqrt{10} , а BC=2BM.BC = 2 BM .

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать