Признаки подобия треугольников
Подобные треугольники в евклидовой геометрии — треугольники, углы у которых соответственно равны, а стороны соответственно пропорциональны. Являются подобными фигурами.
В данной статье рассматриваются свойства подобных треугольников в евклидовой геометрии. Некоторые утверждения являются неверными для неевклидовых геометрий.
Признаки подобия треугольников
Признаки подобия треугольников — геометрические признаки, позволяющие установить, что два треугольника являются подобными без использования всех элементов определения.
Первый признак
Если два угла одного треугольника соответственно равны двум углам другого треугольника, то треугольники подобны. |
то есть:
Дано: и
Доказать:
- Из теоремы о сумме углов треугольника можно получить, что все углы треугольников равны. Расположим их так, чтобы угол наложился с углом . Из обобщенной теоремы Фалеса (ее можно доказать без подобия, смотрите например учебник по геометрии 7-9 Шарыгина или Погорелова) . Аналогично можно доказать, что равны отношения и других соответственных сторон, значит треугольники подобны по определению, ч.т.д.
Следствия первого признака подобия
- Если три разные стороны исходного треугольника попарно параллельны (дважды антипараллельны или перпендикулярны) трем разным сходственным сторонам другого треугольника, то указанные два треугольника подобны. Примеры применения этого следствия см. ниже в разделах: «Примеры подобных треугольников» и «Свойства параллельности (антипараллельности) сторон родственных треугольников».
- Под дважды антипараллельными сторонами понимается следующее. Например, стороны данного остроугольного треугольника антипараллельны соответствующим сторонам ортотреугольника, против которых они лежат. В таком случае соответствующие стороны ортотреугольника ортотреугольника (дважды ортотреугольника) дважды антипараллельны соответствующим сторонам исходного треугольника, то есть просто параллельны. Следовательно, подобны, например, ортотреугольник ортотреугольника и исходный треугольник как треугольники с параллельными сторонами.
Второй признак
Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника и углы, заключённые между этими сторонами, равны, то такие треугольники подобны. |
Дано: и
Доказать:
Третий признак
Если три стороны одного треугольника соответственно пропорциональны трем сторонам другого, то такие треугольники подобны. |
Дано: и = = .
Доказать:
1) Рассмотрим , в котором и
2) По условию:
= = AC=AC2, BC=BC2 => ∆ABC = ∆ABC2 (третий признак);∆ABC2 ∆A1B1C1 => .
Признаки подобия прямоугольных треугольников
- По острому углу — см. первый признак;
- По двум катетам — см. второй признак;
- По катету и гипотенузе — см. третий признак.
Свойства подобных треугольников
- Отношение площадей подобных треугольников равно квадрату коэффициента подобия
- Отношение периметров и длин биссектрис, медиан, высот и серединных перпендикуляров равно коэффициенту подобия.
Примеры подобных треугольников
Подобны следующие виды треугольников:
- Дополнительный треугольник и антидополнительный треугольник подобны; соответственные их стороны параллельны.
- Треугольник ABC подобен своему дополнительному треугольнику; соответственные их стороны параллельны и относятся как 2:1.
- Треугольник ABC подобен своему антидополнительному треугольнику; соответственные их стороны параллельны и относятся как 1:2.
- Исходный треугольник по отношению к ортотреугольнику является треугольником трёх внешних биссектрис[1].
- Ортотреугольник и тангенциальный треугольник подобны (Зетель, следствие 1, § 66, с. 81).
- Ортотреугольник ортотреугольника и исходный треугольник подобны.
- Треугольник трёх внешних биссектрис треугольника трех внешних биссектрис и исходный треугольник подобны.
- Пусть точки касания вписанной в данный треугольник окружности соединены отрезками, тогда получится треугольник Жергонна, и в полученном треугольнике проведены высоты. В этом случае прямые, соединяющие основания этих высот, параллельны сторонам исходного треугольника. Следовательно ортотреугольник треугольника Жергонна и исходный треугольник подобны.
- Выше указанные свойства подобия родственных треугольников являются следствием ниже перечисленных свойств параллельности сторон родственных треугольников.
- Теорема: окружностно-чевианный треугольник подобен подерному[2]. Здесь использованы определения:
- Треугольник с вершинами во вторых точках пересечения прямых, проведённых через вершины и данную точку, с описанной окружностью, называют окружностно-чевианным треугольником.
- Треугольник с вершинами в проекциях данной точки на стороны называется подерным или педальным треугольником этой точки.
Свойства параллельности (антипараллельности) сторон родственных треугольников
- Соответственные стороны дополнительного треугольника, антидополнительного треугольника и исходного треугольника попарно параллельны.
- Стороны данного остроугольного треугольника антипараллельны соответствующим сторонам ортотреугольника, против которых они лежат.
- Стороны тангенциального треугольника антипараллельны соответствующим противоположным сторонам данного треугольника (по свойству антипараллельности касательных к окружности).
- Стороны тангенциального треугольника параллельны соответствующим сторонам ортотреугольника.
- Пусть точки касания вписанной в данный треугольник окружности соединены отрезками, тогда получится треугольник Жергонна, и в полученном треугольнике проведены высоты. В этом случае прямые, соединяющие основания этих высот, параллельны сторонам исходного треугольника. Следовательно ортотреугольник треугольника Жергонна и исходный треугольник подобны.
Подобие в прямоугольном треугольнике
Треугольники, на которые высота, опущенная из прямого угла, делит прямоугольный треугольник, подобны всему треугольнику по первому признаку, а значит:
- Высота прямоугольного треугольника, опущенная на гипотенузу, равна среднему геометрическому проекций катетов на гипотенузу,
- Катет равен среднему геометрическому гипотенузы и проекции этого катета на гипотенузу.
Связанные определения
- Коэффициент подобия — число k, равное отношению сходственных сторон подобных треугольников.
- Сходственные стороны подобных треугольников — стороны, лежащие напротив равных углов.
См. также
Примечания
- Стариков В. Н. Исследования по геометрии// Сборник публикаций научного журнала Globus по материалам V-й международной научно-практической конференции «Достижения и проблемы современной науки» г. Санкт-Петербург: сборник со статьями (уровень стандарта, академический уровень). С-П.: Научный журнал Globus, 2016. С. 99-100
- Система задач по геометрии Р. К. Гордина. Задача 6480
Литература
- Геометрия 7-9/Л. С. Атанасян и др. — 12-е изд. — М.: Просвещение, 2002. — 384 c.:
- Зетель С. И. Новая геометрия треугольника. Пособие для учителей. 2-е издание. М.:Учпедгиз, 1962. 153 с.