1 четыре замечательные точки треугольника. Четыре замечательные точки треугольника

В треугольнике есть так называемые четыре замечательные точки: точка пересечения медиан. Точка пересечения биссектрис, точка пересечения высот и точка пересечения серединных перпендикуляров. Рассмотрим каждую из них.

Точка пересечения медиан треугольника

Теорема 1

О пересечении медиан треуголника : Медианы треугольника пересекаются в одной точке и делятся точкой пересечения в отношении $2:1$ начиная с вершины.

Доказательство.

Рассмотрим треугольник $ABC$, где ${AA}_1,\ {BB}_1,\ {CC}_1$ его медианы. Так как медианы делят стороны пополам. Рассмотрим среднюю линию $A_1B_1$ (Рис. 1).

Рисунок 1. Медианы треугольника

По теореме 1, $AB||A_1B_1$ и $AB=2A_1B_1$, следовательно, $\angle ABB_1=\angle BB_1A_1,\ \angle BAA_1=\angle AA_1B_1$. Значит треугольники $ABM$ и $A_1B_1M$ подобны по первому признаку подобия треугольников. Тогда

Аналогично доказывается, что

Теорема доказана.

Точка пересечения биссектрис треугольника

Теорема 2

О пересечении биссектрис треугольника : Биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке.

Доказательство.

Рассмотрим треугольник $ABC$, где $AM,\ BP,\ CK$ его биссектрисы. Пусть точка $O$ - точка пересечения биссектрис $AM\ и\ BP$. Проведем из этой точки перпендикуляры к сторонам треугольника (рис. 2).

Рисунок 2. Биссектрисы треугольника

Теорема 3

Каждая точка биссектрисы неразвернутого угла равноудалена от его сторон.

По теореме 3, имеем: $OX=OZ,\ OX=OY$. Следовательно, $OY=OZ$. Значит точка $O$ равноудалена от сторон угла $ACB$ и, значит, лежит на его биссектрисе $CK$.

Теорема доказана.

Точка пересечения серединных перпендикуляров треугольника

Теорема 4

Серединные перпендикуляры к сторонам треугольника пересекаются в одной точке.

Доказательство.

Пусть дан треугольник $ABC$, $n,\ m,\ p$ его серединные перпендикуляры. Пусть точка $O$ - точка пересечения серединных перпендикуляров $n\ и\ m$ (рис. 3).

Рисунок 3. Серединные перпендикуляры треугольника

Для доказательства нам потребуется следующая теорема.

Теорема 5

Каждая точка серединного перпендикуляра к отрезку равноудалена от концов данного отрезка.

По теореме 3, имеем: $OB=OC,\ OB=OA$. Следовательно, $OA=OC$. Значит точка $O$ равноудалена от концов отрезка $AC$ и, значит, лежит на его серединном перпендикуляре $p$.

Теорема доказана.

Точка пересечения высот треугольника

Теорема 6

Высоты треугольника или их продолжения пересекаются в одной точке.

Доказательство.

Рассмотрим треугольник $ABC$, где ${AA}_1,\ {BB}_1,\ {CC}_1$ его высоты. Проведем через каждую вершину треугольника прямую, параллельную противоположной вершине стороне. Получаем новый треугольник $A_2B_2C_2$ (рис. 4).

Рисунок 4. Высоты треугольника

Так как $AC_2BC$ и $B_2ABC$ параллелограммы с общей стороной, то $AC_2=AB_2$, то есть точка $A$ -- середина стороны $C_2B_2$. Аналогично, получаем, что точка $B$ -- середина стороны $C_2A_2$, а точка $C$ -- середина стороны $A_2B_2$. Из построения мы имеем, что ${CC}_1\bot A_2B_2,\ {BB}_1\bot A_2C_2,\ {AA}_1\bot C_2B_2$. Следовательно, ${AA}_1,\ {BB}_1,\ {CC}_1$ -- серединные перпендикуляры треугольника $A_2B_2C_2$. Тогда, по теореме 4, имеем, что высоты ${AA}_1,\ {BB}_1,\ {CC}_1$ пересекаются в одной точке.

ЧЕТЫРЕ ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ТОЧКИ

ТРЕУГОЛЬНИКА

Геометрия

8 класс

Сахарова Наталия Ивановна

МБОУ СОШ №28 г.Симферополя

• Точка пересечения медиан треугольника
• Точка пересечения биссектрис треугольника
• Точка пересечения высот треугольника
• Точка пересечения срединных перпендикуляров треугольника

Медиана

Медианой (BD) треугольника называется отрезок, который соединяет вершину треугольника с серединой противолежащей стороны.

Медианы треугольника пересекаются в одной точке (центре тяжести треугольника) и делятся этой точкой в отношении 2: 1, считая от вершины.

БИССЕКТРИСА

Биссектрисой (АD) треугольника называется отрезок биссектрисы внутреннего угла треугольника. ∟ BAD = ∟ CAD.

Каждая точка биссектрисы неразвёрнутого угла равноудалена от его сторон.

Обратно: каждая точка, лежащая внутри угла и равноудалённая от сторон угла, лежит на его биссектрисе.

Все биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке– центре вписанной в треугольник окружности.

Радиус окружности (ОМ) – перпендикуляр, опущенный из центра (т.О) на сторону треугольника

ВЫСОТА

Высотой (СD) треугольника называется отрезок перпендикуляра, опущенного из вершины треугольника на прямую, содержащую противолежащую сторону.

Высоты треугольника (или их продолжения) пересекаются в одной точке.

СЕРЕДИННЫЙ ПЕРПЕНДИКУЛЯР

Серединным перпендикуляром (DF) называется прямая, перпендикулярная стороне треугольника и делящая её пополам.

Каждая точка серединного перпендикуляра (m) к отрезку равноудалена от концов этого отрезка.

Обратно: каждая точка, равноудалённая от концов отрезка, лежит на серединном перпендикуляре к нему.

Все серединные перпендикуляры сторон треугольника пересекаются в одной точке– центре описанной около треугольника окружности .

Радиусом описанной окружности является расстояние от центра окружности до любой вершины треугольника (ОА).

Стр. 177 №675 (рисунок)

Домашнее задание

Стр.173 § 3 определения и теоремы стр.177 № 675 (закончить)

Цели:
- обобщить знания учащихся потеме «Четыре замечательные точки треугольника», продолжить работу по формированию навыков построения высоты, медианы, биссектрисы треугольника;

Познакомить учащихся с новыми понятиями вписанной окружности в треугольник и описанной около него;

Развивать навыкиисследования;
- воспитывать настойчивость, точность, организованностьучащихся.
Задача: расширить познавательный интерес к предметугеометрия.
Оборудование: доска, чертёжные инструменты, цветные карандаши, модель треугольника на альбомном листе; компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Ход урока

1. Организационный момент (1 минута)
Учитель: На этом уроке каждый из вас почувствует себя в роли инженера-исследователя, после окончания практической работы вы сможете оценить себя. Чтобы работа была успешна, надо очень точно и организовано выполнять все действия с моделью в ходе урока. Желаю успеха.
2.
Учитель: начертите в тетради неразвёрнутый угол
В. Какие вы знаете способы построения биссектрисы угла?

Определение биссектрисы угла. Два ученика выполняют на доскепостроение биссектрисы угла (по заранее заготовленным моделям) двумя способами: линейкой, циркулем. Следующие два ученика устнодоказывают утверждения:
1. Каким свойством обладают точки биссектрисы угла?
2. Что можно сказать о точках, лежащих внутри угла иравноудалённых от сторон угла?
Учитель: начертите в тетрадиостроугольный треугольник АВС и любым из способов, постройте биссектрисы угла А и угла С, точка их

пересечения - точка О. Какую гипотезу можете выдвинуть о луче ВО? Докажите, что луч ВО - биссектриса треугольника АВС. Сформулируйте вывод о расположении всех биссектрис треугольника.
3. Работа с моделью треугольника (5-7 минут).
1 вариант - остроугольный треугольник;
2 вариант - прямоугольный треугольник;
3 вариант - тупоугольный треугольник.
Учитель: на модели треугольника постройте две биссектрисы, обведите их жёлтым цветом. Обозначьте точку пересечения

биссектрис точкой К.Смотреть слайд № 1.
4. Подготовка к основному этапу урока (10-13 минут).
Учитель: начертите в тетради отрезок АВ. С помощью каких инструментов можно построить серединный перпендикуляр к отрезку? Определение серединного перпендикуляра. Два ученика выполняют на доскепостроение серединного перпендикуляра

(по заранее заготовленным моделям) двумя способами: линейкой, циркулем. Следующие два ученика устно доказывают утверждения:
1. Каким свойством обладают точки серединногоперпендикуляра к отрезку?
2. Что можно сказать о точках равноудалённых от концовотрезка АВ?Учитель: начертите в тетрадипрямоугольный треугольник АВС и постройте серединные перпендикуляры к двум любым сторонам треугольника АВС.

Обозначьте точку пересечения О. Проведите перпендикуляр к третьей стороне через точку О. Что вы заметили? Докажите, что это серединный перпендикуляр к отрезку.
5. Работа смоделью треугольника (5 минут).Учитель: на модели треугольникапостройте серединные перпендикуляры к двум сторонам треугольника и обведите их зелёным цветом. Обозначьте точку пересечения серединных перпендикуляров точкой О. Смотреть слайд № 2.

6. Подготовка к основному этапуурока (5-7 минут).Учитель: начертите тупоугольныйтреугольник АВС и постройте две высоты. Обозначьте их точку пересечения О.
1. Что можно сказать о третьей высоте (третья высота,если её продолжить за основание, будет проходить через точку О)?

2. Как доказать, что все высоты пересекаются в однойточке?
3. Какую новую фигуру образуют эти высоты и чем они в нейявляются?
7. Работа с моделью треугольника (5 минут).
Учитель: на модели треугольника постройте три высоты и обведите их синим цветом. Обозначьте точку пересечения высот точкой Н. Смотреть слайд № 3.

Урок второй

8. Подготовка к основному этапу урока (10-12 минут).
Учитель: начертите остроугольный треугольник АВС и постройте все его медианы. Обозначьте их точку пересечения О. Какимсвойством обладают медианы треугольника?

9. Работа с моделью треугольника (5минут).
Учитель: на модели треугольника постройте три медианы и обведите их коричневым цветом.

Обозначьте точку пересечения медиан точкой Т.Смотретьслайд № 4.
10. Проверка правильности построения (10-15 минут).
1. Что можно сказать о точке К? / ТочкаК-точка пересечения биссектрис, она равноудалена от всех сторон треугольника/
2. Покажите на модели расстояние от точки К долюбой стороны треугольника. Какую фигуру вы начертили? Как расположен этот

отрезок к стороне? Выделите жирно простым карандашом. (Смотреть слайд № 5).
3. Чем является точка, равноудалённаяот трёх точек плоскости, не лежащих на одной прямой? Постройте жёлтым карандашом окружность с центром К и радиусом, равным выделенному простым карандашом расстоянию. (Смотреть слайд № 6).
4. Что вы заметили? Как расположена этаокружность относительно треугольника? Вы вписали окружность в треугольник. Как можно назвать такую окружность?

Учитель даёт определение вписанной окружности в треугольник.
5. Что можно сказать о точке О? \ТочкаО -точка пересечения серединных перпендикуляров и она равноудалена от всех вершин треугольника \. Какую фигуру можно построить, связав точки А,В,С и О?
6. Постройте зелёным цветомокружность(О; ОА). (Смотреть слайд № 7).
7. Что вы заметили? Как расположена этаокружность относительно треугольника? Как можно назвать такую окружность? Как в таком случае можно назвать треугольник?

Учитель даёт определение описанной окружности около треугольника.
8. Приложите к точкам О,Н и Т линейку ипроведите красным цветом прямую через эти точки. Эта прямая называется прямой

Эйлера.(Смотреть слайд № 8).
9. Сравните ОТ и ТН. Проверьте ОТ:ТН=1: 2. (Смотреть слайд № 9).
10. а) Найдитемедианы треугольника (коричневым цветом). Отметьте чернилами основания медиан.

Где находятся эти три точки?
б) Найдитевысоты треугольника (синим цветом). Отметьте чернилами основания высот. Сколько этих точек? \ 1 вариант-3; 2 вариант-2; 3 вариант-3\.в) Измерьтерасстояния от вершин до точки пересечения высот. Назовите эти расстояния (АН,

ВН, СН). Найдите середины этих отрезков и выделите чернилами. Сколько таких

точек? \1 вариант-3; 2 вариант-2; 3 вариант-3\.
11. Посчитайте, сколько получилосьточек, отмеченных чернилами? \ 1 вариант - 9; 2 вариант-5; 3 вариант-9\. Обозначьте

точки D 1 , D 2 ,…, D 9 . (Смотреть слайд № 10).Через этиточки можно построить окружность Эйлера. Центр окружности точка Е находится в середине отрезка ОН. Строим красным цветом окружность (Е; ЕD 1). Эта окружность, как и прямая,названа именем великого учёного. (Смотреть слайд № 11).
11. Презентация об Эйлере (5 минут).
12. Итог (3 минуты).Оценка:«5»- если получились точно жёлтая, зелёная и краснаяокружности и прямая Эйлера. «4»-если неточно получились окружности на 2-3мм. «3»- если неточно получились окружности на 5-7мм.

Первые две теоремы Вам хорошо известны, две другие - докажем.

Теорема 1

Три биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке, которая есть центр вписанной окружности.

Доказательство

основано на том факте, что биссектриса угла есть геометрическое место точек, равноудалённых от сторон угла.

Теорема 2

Три серединных перпендикуляра к сторонам треугольника пересекаются в одной точке, которая есть центр описанной окружности.

Доказательство

основано на том, что серединный перпендикуляр отрезка есть геометрическое место точек, равноудалённых от концов этого отрезка.

Теорема 3

Три высоты или три прямые , на которых лежат высоты треугольника, пересекаются в одной точке. Эта точка называется ортоцентром треугольника.

Доказательство

Через вершины треугольника `ABC` проведём прямые, параллельные противолежащим сторонам.

В пересечении образуется треугольник `A_1 B_1 C_1`.

По построению `ABA_1C` - параллелограмм, поэтому `BA_1 = AC`. Аналогично устанавливается, что `C_1B = AC`, следовательно `C_1B = AC`, точка `B` - середина отрезка `C_1A_1`.
Совершенно так же показывается, что `C` - середина `B_1A_1` и `A` - середина `B_1 C_1`.
Пусть `BN` - высота треугольника `ABC`, тогда для отрезка `A_1 C_1` прямая `BN` - серединный перпендикуляр. Откуда следует, что три прямые, на которых лежат высоты треугольника `ABC`, являются серединными перпендикулярами трёх сторон треугольника `A_1B_1C_1`; а такие перпендикуляры пересекаются в одной точке (теорема 2).
Если треугольник остроугольный, то каждая из высот есть отрезок, соединяющий вершину и некоторую точку противолежащей стороны. В этом случае точки `B` и `N` лежат в разных полуплоскостях, образуемых прямой `AM`, значит отрезок `BN` , пересекает прямую `AM`, точка пересечения лежит на высоте `BN`, т. е. лежит внутри треугольника.
В прямоугольном треугольнике точка пересечения высот есть вершина прямого угла.

Теорема 4

Три медианы треугольника пересекаются в одной точке и делятся точкой пересечении в отношении `2:1`, считая от вершины . Эта точка называется центром тяжести (или центром масс) треугольника.
Есть различные доказательства этой теоремы. Приведём то, которое основано на теореме Фалеса.

Доказательство

Пусть `E`, `D` и `F` - середины сторон `AB`, `BC` и `AC` треугольника `ABC`.

Проведём медиану `AD` и через точки `E` и `F` параллельные ей прямые `EK` и `FL`. По теореме Фалеса `BK = KD` `(/_ABC`, E K ‖ A D) EK\|AD) и `DL = LC` `(/_ACB`, A D ‖ F L) AD\| FL) . Но `BD = DC = a//2`, поэтому `BK = KD = DL = LC = a//4`. По тойже теореме `BN = NM = MF` `(/_ FBC`, N K ‖ M D ‖ F L) NK\| MD\| FL) , поэтому `BM = 2MF`.

Это означает, что медиана `BF` в точке `M` пересечения с медианой `AD` разделились в отношении `2:1` считая от вершины.

Докажем, что и медиана `AD` в точке `M` разделилась в том же отношении. Рассуждения аналогичны.

Если рассмотреть медианы `BF` и `CE` то также можно показать, что они пересекаются в той точке, в которой медиана `BF` делится в отношении `2:1` т. е. в той же точке `M`. И этой точкой медиана `CE` также разделится в отношении `2:1`, считая от вершины.