Matematyka dla liceum/Planimetria/Czworokąty - zaawansowane

Z testwiki
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Twierdzenie o przekątnych równoległoboku

Suma podwojonych kwadratów długości boków równoległoboku jest równa sumie kwadratów przekątnych tego równoległoboku.

Plik:Równoległobok1.png
  • Założenia:
    • ∠BAD=∠BCD=α
    • ∠ADC=∠ABC=β


  • Teza:
    • d12+d22=2a2+2b2


  • Dowód:
  1. W równoległoboku suma kątów musi być równa 360 stopni, co pozwala ułożyć równanie: 2α+2β=360⟺β=180−α
  2. Wyliczamy przekątną d1=|BD| z twierdzenia cosinusów (dla kąta α)
      d12=a2+b2−2ab⋅cos⁡α
  3. Wyliczamy przekątną d2=|AC| z twierdzenia cosinusów (dla kąta β)
      d22=a2+b2−2ab⋅cos⁡(180−α)
      cos(180−α)=−cosα⇒d22=a2+b2+2ab⋅cos⁡α
  4. Dodajemy do siebie dwie przekątne
      d12+d22=a2+b2−2ab⋅cos⁡α+a2+b2+2ab⋅cos⁡α
  5. Po redukcji wyrazów podobnych otrzymamy równanie w postaci
      d12+d22=2a2+2b2

Twierdzenie o długości odcinka łączącego środki przekątnych trapezu

Założenia

Dany jest dowolny trapez ABCD, gdzie zakładamy że:

  • |AB|=a
  • |CD|=b

Wyliczyć z kolei musimy odległość między środkami przekątnych tego trapezu, przez co wprowadzamy kolejne założenia:

|AK|=|AC|2

|BL|=|BD|2


Teza

|KL|=a−b2


Dowód

Plik:T przekatne.jpg

Omawiany trapez przedstawia się w sytuacji jak na załączonym rysunku. Odcinek KL zawiera się w środkowej trapezu ( prosta MN ), co pozwala wprowadzić następujące oznaczenia: |AM|=|AD|2

|BN|=|BC|2

|KL|=|ML|−|MK|

Dla ułatwienia można przedstawić sytuacje w postaci dwóch trójkątów:△ABD i △ADC

Trójkąt ADC:

W trójkącie ADC mamy odcinek MK, który jest równy b2, ponieważ trójkąty AMK i ADC są podobne (podobieństwo kkk).

|AM|=|AD|2  i  |AK|=|AC|2

Tak więc i między odcinkami MK i DC zachodzi następująca proporcja:

|AM||AD|=|MK||DC|⟺12=|MK||DC|⟺|MK|=|DC|2

|DC|=b⇒|MK|=b2

Trójkąt ABD:

W trójkącie ABD mamy odcinek ML, który jest równy a2, ponieważ trójkąty DML i ABD są podobne (podobieństwo kkk).

|AM|=|AD|2  i  |DL|=|DB|2

Tak więc i między odcinkami ML i AB zachodzi następująca proporcja:

|AM||AD|=|ML||AB|⟺12=|ML||AB|⟺|ML|=|AB|2

|AB|=a⇒|ML|=a2


Wniosek ostateczny:

|ML|=a2∧|MK|=b2⟺|KL|=|ML|−|MK|=a−b2

|KL|=a−b2


Szablon:Nawigacja