докажите что высоты треугольника пересекаются в одной точке

Теорема о пересечении высот треугольника

Теорема

Доказательство

Доказать: АА₁, ВВ₁ и СС₁ пересекаются в одной точке.

Доказательство:

Проведём через каждую вершину АВС прямую, параллельную противоположной стороне.

Получим А₂В₂С₂. Точки А, В и С являются серединами сторон этого треугольника. Действительно, АВ = А₂С и АВ = СВ₂ как противоположные стороны параллелограммов АВА₂С и АВСВ₂, поэтому А₂С = СВ₂. Аналогично С₂А = АВ₂ и С₂В = ВА₂. Кроме того, как следует из построения, СС₁А₂В₂, АА₁В₂С₂ и ВВ₁А₂С₂. Таким образом, прямые АА₁, ВВ₁ и СС₁ являются серединными перпендикулярами к сторонам треугольника А₂В₂С₂. Следовательно, они пересекаются в одной точке. Теорема доказана.

Замечательные точки треугольника : точка пересечения медиан, точка пересечения биссектрис, точка пересечения серединных перпендикуляров к сторонам и точка пересечения высот (или их продолжений).

Поделись с друзьями в социальных сетях:

Источник

Теорема о пересечении высот треугольника

Мы доказали, что биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке, серединные перпендикуляры к сторонам треугольника пересекаются в одной точке. Ранее было доказано, что медианы треугольника пересекаются в одной точке (п. 64). Оказывается, аналогичным свойством обладают и высоты треугольника.

Рассмотрим произвольный треугольник АВС и докажем, что прямые АА₁ ВВ₁ и СС₁ содержащие его высоты, пересекаются в одной точке (рис. 229).

Проведём через каждую вершину треугольника АВС прямую, параллельную противоположной стороне. Получим треугольник А₂В₂С₂. Точки А, В и С являются серединами сторон этого треугольника. Действительно, АВ = А₂С и АВ = СВ₂ как противоположные стороны параллелограммов АВА₂С и АВСВ₂, поэтому А₂С = СВ₂. Аналогично С₂А = АВ₂ и С₂В = ВА₂. Кроме того, как следует из построения, СС₁ ⊥ А₂В₂, АА₁ ⊥ В₂С₂ и ВВ₁ ⊥ А₂С₂. Таким образом, прямые АА₁, ВВ₁ и СС₁ являются серединными перпендикулярами к сторонам треугольника А₂В₂С₂. Следовательно, оНи пересекаются в одной точке. Теорема доказана.

Итак, с каждым треугольником связаны четыре точки: точка пересечения медиан, точка пересечения биссектрис, точка пересечения серединных перпендикуляров к сторонам и точка пересечения высот (или их продолжений). Эти четыре точки называются замечательными точками треугольника.

Источник

Докажите, что прямые, содержащие высоты треугольника, пересекаются в одной точке.

Через вершины данного треугольника провёдем прямые, параллельные противолежащим сторонам. Рассмотрим треугольник с вершинами в точках пересечения проведённых прямых. Высоты исходного треугольника лежат на серединных перпендикулярах построенного. Поэтому они пересекаются в одной точке.

Если треугольник остроугольный, то его высоты лежат на биссектрисах треугольника с вершинами в основаниях высот данного (ортотреугольник), и поэтому пересекаются в одной точке.

Если же треугольник тупоугольный, то одна его высота лежит на биссектрисе одного из углов ортотреугольника, а две другие — на биссектрисах внешних углов ортотреугольника.

Для прямоугольного треугольника утверждение очевидно.

Если треугольник остроугольный, то его высоты лежат на биссектрисах треугольника с вершинами в точках пересечения с описанной окружностью продолжений высот данного треугольника.

Пусть AA₁, BB₁, CC₁ — высоты треугольника ABC. Обозначим через , , углы треугольника ABC. Тогда из прямоугольного треугольника AB₁B находим, что

AB₁ = AB| cos|.

AС₁ = AС| cos|, BA₁ = AB| cos|, BC₁ = BC| cos|,

CA₁ = CA| cos|, CB₁ = CB| cos|.

(Если треугольник остроугольный, то знаки модуля можно опустить). Поэтому

. . =

= = 1.

Тогда по теореме Чевы прямые AA₁, BB₁ и CC₁ пересекаются в одной точке.

Пусть H — точка пересечения высот BB₁ и CC₁ треугольника ABC. Тогда

Сложив почленно эти равенства, получим, что

Следовательно, прямая AH перпендикулярна стороне BC.

Пусть O — центр описанной окружности треугольника ABC. Рассмотрим вектор = + + . Если

+ = ,

то K — вершина ромба AOBK. Значит, OK AB. Если

= + ,

то CHOK. Значит, CH AB. Поэтому точка H лежит на прямой, содержащей высоту треугольника ABC, проведённую из вершины C.

Аналогично докажем, что точка H (конец вектора ) лежит на прямых, содержащих две другие высоты треугольника. Следовательно, все три прямые пересекаются в точке H.

Воспользуемся следующим утверждением. Если A, B, C и H — произвольные точки плоскости, то

. + . + . = 0.

Пусть прямые, содержащие высоты треугольника ABC, проведённые из вершин A и B, пересекаются в точке H. Тогда AH BC и BH AC, поэтому

. = 0, . = 0.

Из приведённого выше утверждения следует, что

. = 0.

Значит, CH AB, т.е. прямая, содержащая высоту, проведённую из вершины C, также проходит через точку H.

Другие доказательства: см. МШ, N1, 1988, с.72, В.В.Прасолов, «Несколько доказательств теоремы о высотах треугольника».

Источник

Высоты в остроугольном треугольнике

В любом треугольнике все три высоты пересекаются в одной точке. Все высоты в остроугольном треугольнике лежат внутри треугольника (как и точка пересечения высот).

Высоты BB₁ и CC₁ остроугольного треугольника ABC пересекаются в точке E. Доказать, что углы BB₁C₁ и BCC₁ равны; углы B₁C₁С и BB₁C равны.

Дано: ΔABC — остроугольный,

Около любого треугольника можно описать окружность. Центр окружности, описанной около прямоугольного треугольника, лежит на середине его гипотенузы. Радиус такой окружности равен половине гипотенузы.

Центр описанной около прямоугольного треугольника BB₁C окружности лежит на середине гипотенузы BC, радиус этой окружности равен половине BC.

Центр описанной около прямоугольного треугольника BCC₁ окружности — середина гипотенузы BC, радиус равен половине BC.

Значит эти треугольники вписаны в одну и ту же окружность.

Следовательно, точки B, C, B₁ и C₁лежат на одной окружности.

∠B₁C₁С=∠B₁BC (как вписанные углы, опирающиеся на одну дугу B₁C).

Что и требовалось доказать.

То есть решение такого рода задач начинаем с поиска прямоугольных треугольников с общей гипотенузой.

2 Comments

Здравствуйте!
во втором случае: Угол ВВ1С — прямой, имелся в виду угол В1ВС, как опирающийся на дугу В1С

Источник

Теорема Чевы

Теорема Чевы 1

.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Перемножая равенства (2 – 5), получим

Доказательство необходимости завершено.

Воспользуемся методом «от противного». С этой целью обозначим буквой O точку пересечения отрезков AA₁ и CC₁ и предположим, что отрезок BB₁ не проходит через точку O (рис. 3).

Проведём через точку O отрезок BB₂ (рис. 4).

Поскольку отрезки AA₁, BB₂ и CC₁ пересекаются в одной точке, то выполнено равенство

(6)

Кроме того, выполнено равенство

(1)

Разделив равенство (6) на равенство (1), получим равенство

следствием которого является равенство

(7)

Из равенства (7) вытекает, что точки B₁ и B₂ совпадают.

Доказательство достаточности завершено.

Теорема Чевы 2

.

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

Перемножая равенства (9 – 12), получим

Доказательство необходимости в случае «а» завершено.

(13)

(14)

Поскольку четырёхугольники ADBB₁ и BECB₁ параллелограммы, то выполнено равенство

откуда вытекает равенство

(15)

Перемножая равенства (13 – 15), получим

Доказательство необходимости в случае «b» завершено.

Применения теоремы Чевы

В разделе нашего справочника «Медиана треугольника» доказана теорема о том, что медианы треугольника пересекаются в одной точке. Приведём другое доказательство этой теоремы, основанное на теореме Чевы. С этой целью рассмотрим медианы AA₁, BB₁ и CC₁ треугольника ABC (рис.9).

то выполнено равенство

,

откуда вытекает, что отрезки AA₁, BB₁ и CC₁ пересекаются в одной точке. Теорема доказана.

В разделе нашего справочника «Окружность, вписанная в треугольник» доказана теорема о том, что биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке. Приведём другое доказательство этой теоремы, основанное на теореме Чевы. С этой целью рассмотрим биссектрисы AA₁, BB₁ и CC₁ треугольника ABC (рис.10).

В соответствии со свойством биссектрисы справедливы равенства

Если перемножить эти три равенства, то мы получим равенство

,

из которого вытекает, что отрезки AA₁, BB₁ и CC₁ пересекаются в одной точке. Теорема доказана.

В разделе нашего справочника «Высота треугольника» доказана теорема о том, что высоты треугольника пересекаются в одной точке. Приведём другое доказательство этой теоремы, основанное на теореме Чевы. С этой целью рассмотрим сначала высоты AA₁, BB₁ и CC₁ остроугольного треугольника ABC (рис.11).

то, перемножив эти три равенства, мы получим равенство

,

из которого вытекает, что отрезки AA₁, BB₁ и CC₁ пересекаются в одной точке. Теорема о пересечении высот остроугольного треугольника доказана.

Теперь рассмотрим случай тупоугольного треугольника (рис. 12).

то, перемножив эти три равенства, мы получим равенство

,

из которого вытекает, что прямые AA₁, BB₁ и CC₁ пересекаются в одной точке. Теорема о пересечении высот тупоугольного треугольника доказана.

Доказывать теорему о том, что в случае прямоугольного треугольника все высоты пересекаются в одной точке не нужно, поскольку все высоты прямоугольного треугольника пересекаются в вершине прямого угла.

Теорема о пересечении высот треугольника доказана полностью.

Теперь с помощью теоремы Чевы докажем следующую теорему.

Из этих равенств получаем:

Отсюда с помощью теоремы Чевы заключаем, что отрезки AA₁, BB₁ и CC₁ пересекаются в одной точке. Теорема доказана.

Источник