Перпендикуляр от точки к прямой
Отрезок AC называется перпендикуляром, проведённым из точки A прямой a , если прямые AC и a перпендикулярны.
пер3.jpg
Точка C называется основанием перпендикуляра.
От точки, не лежащей на прямой, можно провести перпендикуляр к этой прямой, и притом только один.
Perpendikuls.png Perpendikuls1.png
Докажем, что от точки A , не лежащей на прямой BC , можно провести перпендикуляр к этой прямой.
Допустим, что дан угол ∡ABC .
Отложим от луча BC угол, равный данному, и совместим эти углы накладыванием (представим, что сложим лист бумаги с равными углами по стороне BC ).
Сторона BA совместится со стороной BA1 .
При этом точка A наложится на некоторую точку A1 .
Следовательно, совмещается угол ∡ACB с ∡A1CB .
Но углы ∡ACB и ∡A1CB — смежные, значит, каждый из них прямой.
Прямая AA1 перпендикулярна прямой BC , а отрезок AC является перпендикуляром от точки A к прямой BC .
Если допустить, что через точку A можно провести ещё один перпендикуляр к прямой BC , то он бы находился на прямой, пересекающейся с AA1 . Но две к одной и той же прямой перпендикулярные прямые должны быть параллельны и не могут пересекаться.
Это противоречие, что означает: через данную точку к прямой можно провести только один перпендикуляр.
Медианы, биссектрисы и высоты треугольника
Медиана треугольника — это отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противолежащей стороны.
Поэтому для построения медианы необходимо выполнить следующие действия:
1. найти середину стороны;
2. соединить точку, являющуюся серединой стороны треугольника, с противолежащей вершиной отрезком — это и будет медиана.
Mediana.png
У треугольника три стороны, следовательно, можно построить три медианы.
Все медианы пересекаются в одной точке.
Mediana1.png
Биссектриса треугольника — это отрезок биссектрисы угла треугольника, соединяющий вершину с точкой на противоположной стороне.
Поэтому для построения биссектрисы необходимо выполнить следующие действия:
1. построить биссектрису какого-либо угла треугольника (биссектриса угла — это луч, выходящий из вершины угла и делящий его на две равные части);
2. найти точку пересечения биссектрисы угла треугольника с противоположной стороной;
3. соединить вершину треугольника с точкой пересечения на противоположной стороне отрезком — это и будет биссектриса треугольника.
Bisektrise.png
У треугольника три угла и три биссектрисы.
Все биссектрисы пересекаются в одной точке.
Bisektrise1.png
Высота треугольника — это перпендикуляр, опущенный из вершины треугольника к прямой, содержащей противоположную сторону.
Поэтому для построения высоты необходимо выполнить следующие действия:
1. провести прямую, содержащую одну из сторон треугольника (в случае, если проводится высота из вершины острого угла в тупоугольном треугольнике);
2. из вершины, лежащей напротив проведённой прямой, опустить перпендикуляр к ней (перпендикуляр — это отрезок, проведённый из точки к прямой, составляющей с ней угол 90° ) — это и будет высота.
Augstums.png
Так же как медианы и биссектрисы, треугольник имеет три высоты.
Высоты треугольника пересекаются в одной точке.
Augstums1.png
Но, как выше упомянуто, для некоторых видов треугольников построение высот и точки их пересечения отличаются.
Если треугольник с прямым углом, то стороны, образующие прямой угол, можно назвать высотами, так как они перпендикулярны одна к другой. Точкой пересечения высот является общая вершина перпендикулярных сторон.
Augstums2.png
Если треугольник с тупым углом, то высоты, опущенные с вершин острых углов, выходят вне треугольника к продолжениям сторон. Прямые, на которых расположены высоты, пересекаются вне треугольника.
Augstums3.png
Если из одной и той же вершины провести медиану, биссектрису и высоту, то медиана окажется самым длинным отрезком, а высота — самым коротким отрезком.
По заданным величинам находим углы треугольника.
C = arc sin(20/25) = arc sin(4/5) = 53,1301 градуса .
B = arc cos (7/25) = 73,7398 градуса.
Угол А = 180 - В - С = 53,1301 градуса .
Значит, треугольник - равнобедренный: АВ = ВС = 25.
Тогда АС = 2√(25² - 20²) = 2√(625 - 400) = 30.
Находим ДН из условия подобия треугольников НДС и АВД и равенства взаимно перпендикулярных углов НСД и АВД.
ДН/ДС - АД/ВД. Здесь точка Н - точка пересечения высот.
ДН = 15*15/20 = 11,25.
Используя формулу деления высот точкой их пересечения
ВН/НД = cos B/(cos A*cosC), находим отрезки.
Отрезки на сторонах. отсекаемые высотами
АС₂ = 18 С₂B = 7 AB = 25 25
BA₂ = 7 A₂C = 18 BC = 25 25
АB₂ = #ДЕЛ/0! B₂C = #ДЕЛ/0! AC = #ДЕЛ/0! 30
Точка В2 это точка Д, она делит АС пополам,АД = 30/2 = 15.
Далее удобнее решать в прямоугольной системе координат,
Пусть А(0; 0), В(15; 20), С(30; 0).
Находим координаты точки Е из подобия АЕ к АВ = 18/25.
х(В) = 15*(18/25) = 54/5 = 10,8.
у(В) = 20*(18/25) = 72/5 = 14,4. Точка E(10,8; 14,4), точка Д(15; 0).
Находим координаты центра Р окружности на ДЕ.
Р = (10,8+15)/2; (14,4+0)/2) = (12,9; 7,2).
Радиус окружности равен РЕ = √(15-12,9)² + (0-7,2)²) = 7,5.
Уравнение окружности (x-12,9)² + (y-7,2)² = 7,5².
Уравнение прямой АВ по угловому коэффициенту: у = (20/15)х или у = (4/3)х.
Находим координаты точки F как точки пересечения АВ с окружностью, решая систему:
{ у = (4/3)х.
{ (x-12,9)² + (y-7,2)² = 7,5². После подстановки у= (4/3)х во второе уравнение находим х = 27/5 = 5,4, а у = 36/5 = 7,2.
Второй корень повторяет координаты точки Е(10,8; 14,4).
Координаты точки G находим аналогично, толь как точку пересечения с осью Ох в виде уравнения у = 0.
G(10.8; 0). Второй корень повторяет координаты точки D(15; 0).
Уравнение прямой АН: у = (11,25/15)х.
Уравнение GF. Вектор GF = (5,4; -7,2).
Уравнение GF:( (x - 10,8)/5,4) = y/(-7,2).
Координаты точки К находим как точку пересечения прямых АН и GF, решая систему:
{ у = (11,25/15)х.
{ ( (x - 10,8)/5,4) = y/(-7,2).
Решение даёт значение х(К) = 6,912, у(К) = 5,184.
Длина АК = √(6,912² + 5,184²) = 8,64.
ответ: АК = 8,64.
