III блок задач (отношение площадей). Задача 5.
Пусть медиана . На медиане взята точка так, что . Прямая разбивает на два треугольника: и , причём . Найти отношение .
Дано: , – медиана , , , – прямая, .
Найти отношение .
Решение.
I способ (без использования теоремы Менелая).
Сделаем дополнительное построение: проведём отрезок (рис.22).
Пусть , тогда по условию ( медиана ): ; пусть , тогда по условию ( ): .
Рассмотрим и . Основания и лежат на одной прямой (прямой ), а вершина общая. Поэтому у этих треугольников будет и общая высота , значит,
Рассмотрим и .
– общий угол для и ;
как соответственные углы, образованные при пересечении параллельных прямых и ( по дополнительному построению) секущей , .
Следовательно, по двум углам.
Итак, – коэффициент подобия:
И, значит,
Рассмотрим и .
как вертикальные углы;
как накрест лежащие углы, образованные при пересечении параллельных прямых и ( по дополнительному построению) секущей , .
Следовательно, по двум углам.
Итак, – коэффициент подобия:
Но, так как по доказанному:
то мы получаем, что:
Итак,
Ответ: . II способ (c использованием теоремы Менелая).
Пусть , тогда по условию ( медиана ): ; пусть , тогда по условию ( ): .
Рассмотрим и . Основания и лежат на одной прямой (прямой ), а вершина общая. Поэтому у этих треугольников будет и общая высота , значит,
Прямая пересекает две стороны (, ) и продолжение третьей ( – луч, ), значит, по теореме Менелая:
И, значит,
Итак,
Ответ: . Задача 6.
Биссектрисы и пересекаются в точке . Найти , если , , .
Дано: ; , – биссектрисы , , , , .
Найти .
Решение.
I способ (без использования теоремы Менелая).
Пусть , тогда по условию (, ):
Так как – биссектриса по условию, то (биссектриса треугольника делит противоположную сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам треугольника):
То есть, если , то
Так как – биссектриса по условию, то (биссектриса треугольника делит противоположную сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам треугольника):
То есть, если , то
Сделаем дополнительное построение: проведём отрезок (рис.24).
Рассмотрим и .
– общий угол для и ;
как соответственные углы, образованные при пересечении параллельных прямых и ( по дополнительному построению) секущей , .
Следовательно, по двум углам.
Итак, – коэффициент подобия:
И, значит,
Рассмотрим и .
как вертикальные углы;
как накрест лежащие углы, образованные при пересечении параллельных прямых и ( по дополнительному построению) секущей , .
Следовательно, по двум углам.
Итак, – коэффициент подобия:
Но, так как по доказанному:
то мы получаем, что:
То есть, если , то .
Рассмотрим и .
и имеют общий угол – , поэтому площади этих треугольников относятся как произведения сторон, заключающих .
Итак,
Следовательно,
По условию задачи , поэтому,
Рассмотрим и .
Основания и лежат на одной прямой (прямой ), а вершина общая. Поэтому у этих треугольников будет и общая высота , значит,
Ответ: . II способ (c использованием теоремы Менелая).
Пусть , тогда по условию (, ):
Так как – биссектриса по условию, то (биссектриса треугольника делит противоположную сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам треугольника):
То есть, если , то
Так как – биссектриса по условию, то (биссектриса треугольника делит противоположную сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам треугольника):
То есть, если , то
Прямая пересекает две стороны (, ) и продолжение третьей ( – луч, ), значит, по теореме Менелая:
И, значит,
То есть, если , то .
Рассмотрим и .
и имеют общий угол – , поэтому площади этих треугольников относятся как произведения сторон, заключающих .
Итак,
Следовательно,
По условию задачи , поэтому,
Рассмотрим и .
Основания и лежат на одной прямой (прямой ), а вершина общая. Поэтому у этих треугольников будет и общая высота , значит,
Ответ: .
Заключение.
Теоремы Чевы и Менелая не изучаются в основном курсе геометрии 7–9 классов. Но трудности, связанные с освоением этих теорем, оправданы их применением при решении задач.
Решение задач с помощью теорем Чевы и Менелая более рационально, чем их решение другими способами, требующими дополнительных действий и построений, которые не всегда оказываются очевидными.
Я считаю, что теоремы Чевы и Менелая должны быть включены в основной курс геометрии 7–9 классов, так как решение задач с помощью этих теорем развивает мышление и логику учеников.
Теоремы Чевы и Менелая также помогают быстро и оригинально решить задачи повышенной сложности, в том числе и задачи уровня С единого государственного экзамена.
Список используемой литературы.
Аксёнова М. Энциклопедия для детей. Том 11. Математика/ В. Володин. – М.: Аванта+, 2004.
Атанасян Л.С. Геометрия, 7–9: Учебник для общеобразовательных учреждений/ В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев, Э.Г. Позняк, И.И. Юдина. – М.: Просвещение, 1996.
Атанасян Л.С. Геометрия. Дополнительные главы к школьным учебникам 8, 9 классов: Учебное пособие для учащихся школ и классов с углублённым изучением математики/ В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев, С.А. Шестаков, И.И. Юдина. –12–е издание.– М.: Просвещение, 2002.
Мадер В.В. Полифония доказательств. – М.: Мнемозина, 2009.
Прасолов В.В. Задачи по планиметрии. Часть I. – M.: МЦНМО, 2001.
|