Конспект урока: Теорема о медиане треугольника

  • Теорема о медиане треугольника
  • Следствие о диагоналях параллелограмма
  • Примеры
  • Знать формулу нахождения длины медианы треугольника;
  • Знать формулу связи длин диагоналей и сторон параллелограмма;
  • Уметь применять указанные формулы при решении задач.
  • Что называют медианой треугольника?
  • Какими свойствами обладает медиана треугольника?
  • Диагонали какого четырехугольника точкой пересечения делятся пополам?

Теорема о медиане треугольника

Из курса планиметрии известно, что по известным трём элементам треугольника можно найти другие его элементы. Вспомним некоторые определения и теоремы.

Медианой треугольника называется отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противоположной стороны.

Для доказательства следующей теоремы понадобится теорема косинусов (рис. 1):

$a^{2} = b^{2} + c^{2} — 2 \cdot b \cdot c \cdot \cos A$.

Длину медианы любого треугольника можно найти, зная длины его сторон.

Теорема

Квадрат медианы $A M$ треугольника $A B C$ выражается формулой

$A M^{2} = \frac{A B^{2}}{2} + \frac{A C^{2}}{2} — \frac{B C^{2}}{4}$.

Рассмотрим треугольник $A B C$, где $A M$ — медиана (рис. 2).

Длину этой медианы можно найти по теореме косинусов в треугольнике $A C M$, тогда

$A M^{2} = A C^{2} + M C^{2} — 2 \cdot A C \cdot M C \cdot \cos C$.

Используя теорему косинусов для треугольника $A B C ,$ выразим косинус угла $C$:

$A B^{2} = A C^{2} + B C^{2} — 2 \cdot A C \cdot B C \cdot \cos C$,

тогда

$\cos C = \frac{A C^{2} + B C^{2} — A B^{2}}{2 \cdot A C \cdot B C}$.

Так как $A M$ — медиана треугольника, то $M C = M B = \frac{1}{2} B C .$ Подставим полученные соотношения в выражения для $A M$:

$A M^{2} = A C^{2} + \left(\frac{B C}{2}\right)^{2} — 2 \cdot A C \cdot \frac{B C}{2} \cdot \frac{A C^{2} + B C^{2} — A B^{2}}{2 \cdot A C \cdot B C} =$
$= \frac{A B^{2}}{2} + \frac{A C^{2}}{2} — \frac{B C^{2}}{4}$.

Теорема доказана.

Пример 1

В прямоугольном треугольнике $A B C$ $\angle C = 90^{\circ}$, $A C = 4$, $B C = 6$. Найти длину медианы $A M$.

Решение

Сначала найдем длину гипотенузы по теореме Пифагора:

$A B = \sqrt{A C^{2} + B C^{2}} = \sqrt{4^{2} + 6^{2}} = 2 \sqrt{13}$.

Воспользуемся теоремой о медиане треугольника:

$A M^{2} = \frac{A C^{2}}{2} + \frac{A B^{2}}{2} — \frac{B C^{2}}{4}$.

т.е.

$A M = \sqrt{\frac{A C^{2}}{2} + \frac{A B^{2}}{2} — \frac{B C^{2}}{4} =} = \sqrt{\frac{4^{2}}{2} + \frac{\left(2 \sqrt{13}\right)^{2}}{2} — \frac{6^{2}}{4}} = 5 .$

Ответ: $5$.

Упражнение 1

1. Стороны треугольника равны $4,6 , 8 .$ Найдите длину медианы, проведённую к меньшей стороне.

2. Найди длину основания равнобедренного треугольника, если боковая сторона равна $2 ,$ а медиана, проведённая к боковой стороне, равна $\frac{\sqrt{6}}{2}$.

Следствие о диагоналях параллелограмма

Доказанная выше теорема имеет следствие. Но сначала вспомним, что диагонали параллелограмма точкой пересечения делятся пополам.

Следствие

Сумма квадратов диагоналей параллелограмма равна сумме квадратов его сторон.

Рассмотрим параллелограмм $A B C D$ (рис. 4).

Так как диагонали параллелограмма точкой пересечения делятся пополам, то $A O = \frac{1}{2} A C$ — медиана треугольника $A B D$. Тогда, используя, предыдущую теорему, получаем

$A O^{2} = \frac{A B^{2}}{2} + \frac{A D^{2}}{2} — \frac{B D^{2}}{4}$,

или

$\frac{A C^{2}}{4} = \frac{A B^{2}}{2} + \frac{A D^{2}}{2} — \frac{B D^{2}}{4}$.

Умножим обе части выражения на 4 и перенесём квадрат диагонали $B D$ в левую часть. Получили

$A C^{2} + B D^{2} = 2 A B^{2} + 2 A D^{2}$.

Значит, $A C^{2} + B D^{2} = A B^{2} + C D^{2} + A D^{2} + B C^{2}$.

Следствие доказано.

Пример 2

Диагонали ромба равны 5 и 12. Найти длину стороны ромба.

Решение

Ромб – это параллелограмм, стороны которого равны. Значит, сумма квадратов диагоналей равна квадрату стороны, умноженному на $4$.

Пусть сторона равна $a$, а диагонали равны $d_{1}$ и $d_{2}$. Тогда

$d_{1}^{2} + d_{2}^{2} = 4 a^{2}$.

или

$a = \frac{\sqrt{d_{1}^{2} + d_{2}^{2}}}{2} = \frac{\sqrt{5^{2} + 12^{2}}}{2} = \frac{13}{2} = 6,5$.

Ответ: $6,5 .$

Упражнение 2

Стороны параллелограмма равны $4$ и $5 ,$ а одна из его диагоналей равна $7 .$ Найти длину другой диагонали параллелограмма.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте теорему о медиане треугольника.

2. Может ли быть медиана больше каждой из сторон треугольника? Почему?

Упражнение 1

1. $\sqrt{46}$;

2. $1 .$

Упражнение 2

$\sqrt{33}$.

Источник: https://onlineschool-1.ru/encyclopedia/11-klass/geometriya/teorema-o-mediane-treugolnika/article/

Explore More

Как сделать ногти крепкими

Как сделать ногти крепкими Соавтор(ы): Mohiba Tareen, MD. Мохайба Тарин — сертифицированный дерматолог и основательница клиники Tareen Dermatology, имеющей подразделения в Розвилле, Мейплвуде и Фариболте, Миннесота. Окончила медицинскую школу Мичиганского

Как дрессировать кошек

Как дрессировать кошек Процесс дрессировки у многих ассоциируется только с собаками, при этом кошки незаслуженно остаются в стороне. С виду своенравные создания тоже могут научиться некоторым командам и выполнять разные

ужасный

ужасный Внешний вид падеж ед. ч. мн. ч. муж. р. ср. р. жен. р. Им. ужа́сный ужа́сное ужа́сная ужа́сные Р. ужа́сного ужа́сного ужа́сной ужа́сных Д. ужа́сному ужа́сному ужа́сной ужа́сным В.