Трапеция. Формулы, признаки и свойства трапеции
Определение.
Трапеция — это четырехугольник, у которого две стороны параллельны, а две другие стороны не параллельны.
Параллельные стороны называются основами трапеции, а две другие боковыми сторонами
Так же, трапецией называется четырехугольник, у которого одна пара противоположных сторон параллельна, и стороны не равны между собой.
Элементы трапеции:
- Основы трапеции — параллельные стороны
- Боковые стороны — две другие стороны
- Средняя линия — отрезок, соединяющий середины боковых сторон.
Виды трапеций:
- Равнобедренная трапеция — трапеция, у которой боковые стороны равны
- Прямоугольная трапеция — трапеция, у которой одна из боковых сторон перпендикулярна основам
Основные свойства трапеции
1. В трапецию можно вписать окружность, если сумма длин оснований равна сумме длин боковых сторон:
AB + CD = BC + AD
2. Средняя линия трапеции разделяет пополам любой отрезок, который соединяет основы, так же делит диагонали пополам:
AK = KB, AM = MC, BN = ND, CL = LD
3. Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна их полусумме:
4. Точка пересечения диагоналей трапеции и середины оснований лежат на одной прямой.
5. В трапеции её боковая сторона видна из центра вписанной окружности под углом 90°.
6. Каждая диагональ в точке пересечения делится на две части с таким соотношением длины, как соотношение между основаниями:
BC : AD = OC : AO = OB : DO
7. Диагонали трапеции d1 и d2 связаны со сторонами соотношением:
d12 + d22 = 2ab + c2 + d2
Сторона трапеции
Формулы определения длин сторон трапеции:
1. Формула длины оснований трапеции через среднюю линию и другую основу:
a = 2m — b
b = 2m — a
2. Формулы длины основ через высоту и углы при нижнем основании:
a = b + h · (ctg α + ctg β)
b = a — h · (ctg α + ctg β)
3. Формулы длины основ через боковые стороны и углы при нижнем основании:
a = b + c·cos α + d·cos β
b = a — c·cos α — d·cos β
4. Формулы боковых сторон через высоту и углы при нижнем основании:
Средняя линия трапеции
Определение.
Средняя линия — отрезок, соединяющий середины боковых сторон трапеции.
Формулы определения длины средней линии трапеции:
1. Формула определения длины средней линии через длины оснований:
2. Формула определения длины средней линии через площадь и высоту:
Высота трапеции
Формулы определения длины высоты трапеции:
1. Формула высоты через сторону и прилегающий угол при основании:
h = c·sin α = d·sin β
2. Формула высоты через диагонали и углы между ними:
h = | sin γ · | d1 d2 | = | sin δ · | d1 d2 |
a + b | a + b |
3. Формула высоты через диагонали, углы между ними и среднюю линию:
h = | sin γ · | d1 d2 | = | sin δ · | d1 d2 |
2m | 2m |
4. Формула высоты трапеции через площадь и длины оснований:
5. Формула высоты трапеции через площадь и длину средней линии:
Диагонали трапеции
Формулы определения длины диагоналей трапеции:
1. Формулы диагоналей по теореме косинусов:
d1 = √a2 + d2 — 2ad·cos β
d2 = √a2 + c2 — 2ac·cos α
2. Формулы диагоналей через четыре стороны:
d1 = | √ | d 2 + ab — | a(d 2 — c2) |
a — b |
d2 = | √ | c2 + ab — | a(c2 — d 2) |
a — b |
3. Формула длины диагоналей через высоту:
d1 = √h2 + (a — h · ctg β)2 = √h2 + (b + h · ctg α)2
d2 = √h2 + (a — h · ctg α)2 = √h2 + (b + h · ctg β)2
4. Формулы длины диагонали через сумму квадратов диагоналей:
d1 = √c2 + d 2 + 2ab — d22
d2 = √c2 + d 2 + 2ab — d12
Площадь трапеции
Формулы определения площади трапеции:
1. Формула площади через основания и высоту:
2. Формула площади через среднюю линию и высоту:
S = m · h
3. Формула площади через диагонали и угол между ними:
S = | d1d2 | · sin γ | = | d1d2 | · sin δ |
2 | 2 |
4. Формула площади через четыре стороны:
S = | a + b | √ | c2 — | ( | (a — b)2 + c2 — d 2 | ) | 2 |
2 | 2(a — b) |
5. Формула Герона для трапеции
S = | a + b | √(p — a)(p — b)(p — a — c)(p — a — d) |
|a — b| |
где
p = | a + b + c + d | — полупериметр трапеции. |
2 |
Периметр трапеции
Формула определения периметра трапеции:
1. Формула периметра через основания:
P = a + b + c + d
Окружность описанная вокруг трапеции
Окружность можно описать только вокруг равнобедренной трапеции!!!
Формула определения радиуса описанной вокруг трапеции окружности:
1. Формула радиуса через стороны и диагональ:
R = | a·c·d1 |
4√p(p — a)(p — c)(p — d1) |
где
a — большее основание
Окружность вписанная в трапецию
В трапецию можно вписать окружность, если сумма длин оснований равна сумме длин боковых сторон:
a + b = c + d
Формула определения радиуса вписанной в трапецию окружности
1. Формула радиуса вписанной окружности через высоту:
Другие отрезки разносторонней трапеции
Формулы определения длин отрезков проходящих через трапецию:
1. Формула определения длин отрезков проходящих через трапецию:
KM = NL = | b | KN = ML = | a | TO = OQ = | a · b |
2 | 2 | a + b |
геометрия — Нахождение длины отрезка в трапеции
В трапеции ABCD с основаниями AD и BC имеем AB=3, BC=1. Точка P лежит на стороне AB, а точка Q — на стороне CD, причем отрезок PQ параллелен основаниями и проходит через точку пересечения диагоналей трапеции. Найти длину отрезка PQ. |
Здравствуйте
Математика — это совместно редактируемый форум вопросов и ответов для начинающих и опытных математиков, с особенным акцентом на компьютерные науки.
Присоединяйтесь!
Связанные исследования
Связанные вопросы
Отслеживать вопрос
по почте:
Зарегистрировавшись, вы сможете подписаться на любые обновления
по RSS:
Ответы
Ответы и Комментарии
Ну про гугл это не ко мне. Но задачу вам решу.
Обозначим трапецию ABCD, (нижнее основание AD=a, верхнее BC=b) точку пересечения диагоналей — O, линию параллельную основаниям и проходящую через O обозначим — MN. Смотрим рисунок.
1) Рассмотрим ∆ВСО и ∆ADO — они подобны по 2 углам. ∠CBO=∠ADO (накрест лежащие при параллельных прямых) и углы O — вертикальные. Соответственно коэффициент подобия равен отношению сторон AD/BC = a/b
Проведем высоту EF через точку O, соответсвенно OF и OE — высоты в ∆ADO и ∆ВСО и тоже относятся с коэффициентом подобия : OF/OE = a/b
Ну а дальше идет решение такое же как при выводе формулы средней линии.
2) Проводим высоты BH₁ и CH₂. Смотрим ∆AH₁B и ∆MKB — они подобны по 2 углам: ∠B — общий и они прямоугольные. И AH₁/MK = KH₁/KB = OF/OE = (a+b)/b. Откуда MK = AH₁•b/(a+b)
Аналогично из подобия ∆CH₂D и ∆CLN: LN = DH₂•b/(a+b)
Так как KL = BC = b, то
MN = MK + KL + LN = b + (b/(a+b))•(AH₁ + DH₂)
Теперь посмотрим на AD: AD = AH₁ + H₁H₂ + DH₂, так как AD = a, H₁H₂ = BC = b, то
AH₁ + DH₂ = a — b
И получаем
MN = b + (b/(a+b))•(a-b) = b•(a+b) + b•(a-b)/(a+b) = b•2a/(a+b) = 2ab)/(a+b)
Ответ: MN = 2ab/(a+b)
Следующие задания с расширенным ответом из открытого банка ФИПИ к ОГЭ по математике, раздел геометрия, могут вам попасться на реальном экзамене в этом году. В статье приведены задачи типа, — пряма параллельная одному из оснований пересекает боковые стороны, найти номинал отрезка образованного между этими сторонами.
Задания из банка ФИПИ к ОГЭ по математике, геометрия части 2
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=42, BC=14, CF:DF=4:3.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 7 частей, которые учитываются в пропорции 4:3, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 7 частей, среднее это 7/2=3,5 части, то есть на 0,5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/7, то пол части будет 1/7*1/2=1/14 именно на столько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/14=56/2+28*1/14=28+2=30
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 30
55CB45
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=25, BC=15, CF:DF=3:2.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 5 частей, которые учитываются в пропорции 3:2, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 5 частей, среднее это 5/2=2,5 части, то есть на 0,5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/5, то пол части будет 1/5*1/2=1/10 именно на столько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=40/2+10*1/10=20+1=21
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 21
DCE2BA
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=44, BC=24, CF:DF=3:1.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 4 части, которые учитываются в пропорции 3:1, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 4 частей, среднее это 4/2=2 части, то есть на 1 часть у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/4, то пол часть и будет 1/4, именно на столько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=68/2+20*1/4=34+5=39
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 39
89A535
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=33, BC=18, CF:DF=2:1.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 3 части, которые учитываются в пропорции 2:1, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 3 частей, среднее это 3/2=1,5 части, то есть на 0,5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/3, то пол части будет 1/3*1/2=1/6 именно на столько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=51/2+15*1/6=25,5+2,5=28
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 28
5D0CC5
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=45, BC=20, CF:DF=4:1.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 5 частей, которые учитываются в пропорции 4:1, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 5 частей, среднее это 5/2=2,5 части, то есть на 1,5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/5, то полторы части будет 1/5*1 1/2=1/5*3/2=3/10 именно настолько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=65/2+25*3/10=32,5+7,5=40
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 40
D90C6D
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=36, BC=18, CF:DF=7:2.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 9 частей, которые учитываются в пропорции 7:2, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 9 частей, среднее это 9/2=4,5 части, то есть на 2,5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/9, то 2,5 части будет 1/9*2 1/2=1/9*5/2=5/18 именно на столько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=54/2+18*5/18=27+5=32
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 32
B53A99
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=35, BC=21, CF:DF=5:2.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 7 частей, которые учитываются в пропорции 5:2, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 7 частей, среднее это 7/2=3,5 части, то есть на 1,5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/7, то 1,5 части будет 1/7*1 1/2=1/7*3/2=3/14 именно на столько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=56/2+14*3/14=28+3=31
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 31
C2A1CF
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=48, BC=16, CF:DF=5:3.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 8 частей, которые учитываются в пропорции 5:3, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 8 частей, среднее это 8/2=4 части, то есть на 1 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/8, именно настолько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=64/2+32*1/8=32+4=36
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 36
3D72D5
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=45, BC=27, CF:DF=5:4.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 9 частей, которые учитываются в пропорции 5:4, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 9 частей, среднее это 9/2=4,5 части, то есть на 0.5 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/9,а пол части 1/9*1/2=1/18 именно настолько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=72/2+18*1/18=36+1=37
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 37
292E1E
Прямая, параллельная основаниям трапеции ABCD, пересекает её боковые стороны AB и CD в точках E и F соответственно. Найдите длину отрезка EF, если AD=50, BC=30, CF:DF=7:3.
Решение:
Мы знаем, что средняя линия трапеции равна среднему значению оснований, и расположена посредине боковых сторон. Это позволяет нам сделать вывод, что смещение относительно центра прямо пропорционально изменению размера. Так если мы за всю высоту возьмем 10 частей, которые учитываются в пропорции 7:3, то условно средняя линия будет смещена в сторону какого-либо значения, насколько отличается от среднего значения принятых нами частей. А у нас получается, что из 10 частей, среднее это 10/2=5 части, то есть на 2 части у нас смещение относительно оснований. Но так как наша целая часть это 1/10,а 2 части 2/10 именно настолько надо прибавить (из-за того что смещена вниз) значение к средней линии, чтобы получить значение EF, тогдаEF= (BC+AD)/2+(AD-BC)1/10=80/2+20*2/10=40+4=44
…заметьте, что поправку делаем для разности между номиналами оснований AD-BC, ведь именно в этом диапазоне изменяется наша условно средняя линия на высчитанный показатель частей (от меньшего размера меньшего основания, до большего размера большего расстояния)
Ответ: 44
60A16B
В этой статье мы постараемся насколько возможно полно отразить свойства трапеции. В частности, речь пойдет про общие признаки и свойства трапеции, а также про свойства вписанной трапеции и про окружность, вписанную в трапецию. Затронем мы и свойства равнобедренной и прямоугольной трапеции.
Пример решения задачи с использованием рассмотренных свойств поможет вам разложить по местам в голове и лучше запомнить материал.
Трапеция и все-все-все
Для начала коротко вспомним, что такое трапеция и какие еще понятия с ней связаны.
Итак, трапеция – фигура-четырехугольник, две из сторон которой параллельны друг другу (это основания). И две не параллельны – это боковые стороны.
В трапеции может быть опущена высота – перпендикуляр к основаниям. Проведены средняя линия и диагонали. А также из любого угла трапеции возможно провести биссектрису.
Про различные свойства, связанные со всеми эти элементами и их комбинациями, мы сейчас и поговорим.
Свойства диагоналей трапеции
Чтобы было понятнее, пока читаете, набросайте себе на листке трапецию АКМЕ и проведите в ней диагонали.
- Если вы найдете середины каждой из диагоналей (обозначим эти точки Х и Т) и соедините их, получится отрезок. Одно из свойств диагоналей трапеции заключается в том, что отрезок ХТ лежит на средней линии. А его длину можно получив, разделив разность оснований на два: ХТ = (a – b)/2.
- Перед нами все та же трапеция АКМЕ. Диагонали пересекаются в точке О. Давайте рассмотрим треугольники АОЕ и МОК, образованные отрезками диагоналей вместе с основаниями трапеции. Эти треугольники – подобные. Коэффициент подобия k треугольников выражается через отношение оснований трапеции: k = АЕ/КМ.
Отношение площадей треугольников АОЕ и МОК описывается коэффициентом k2. - Все та же трапеция, те же диагонали, пересекающиеся в точке О. Только в этот раз мы будем рассматривать треугольники, которые отрезки диагоналей образовали совместно с боковыми сторонами трапеции. Площади треугольников АКО и ЕМО являются равновеликими – их площади одинаковые.
- Еще одно свойство трапеции включает в себя построение диагоналей. Так, если продолжить боковые стороны АК и МЕ в направлении меньшего основания, то рано или поздно они пересекутся к некоторой точке. Дальше, через середины оснований трапеции проведем прямую. Она пересекает основания в точках Х и Т.
Если мы теперь продлим прямую ХТ, то она соединит вместе точку пересечения диагоналей трапеции О, точку, в которой пересекаются продолжения боковых сторон и середины оснований Х и Т. - Через точку пересечения диагоналей проведем отрезок, который соединит основания трапеции (Т лежит на меньшем основании КМ, Х – на большем АЕ). Точка пересечения диагоналей делит этот отрезок в следующем соотношении: ТО/ОХ = КМ/АЕ.
- А теперь через точку пересечения диагоналей проведем параллельный основаниям трапеции (a и b) отрезок. Точка пересечения разделит его на две равных части. Найти длину отрезка можно по формуле 2ab/(a + b).
Свойства средней линии трапеции
Среднюю линию проведите в трапеции параллельно ее основаниям.
- Длину средней линии трапеции можно вычислить, если сложить длины оснований и разделить их пополам: m = (a + b)/2.
- Если провести через оба основания трапецию любой отрезок (высоту, к примеру), средняя линия разделит его на две равных части.
Свойство биссектрисы трапеции
Выберите любой угол трапеции и проведите биссектрису. Возьмем, например, угол КАЕ нашей трапеции АКМЕ. Выполнив построение самостоятельно, вы легко убедитесь – биссектрисой отсекается от основания (или его продолжения на прямой за пределами самой фигуры) отрезок такой же длины, что и боковая сторона.
Свойства углов трапеции
- Какую бы из двух пар прилежащих к боковой стороне углов вы не выбрали, сумма углов в паре всегда составляет 1800: α + β = 1800 и γ + δ = 1800.
- Соединим середины оснований трапеции отрезком ТХ. Теперь посмотрим на углы при основаниях трапеции. Если сумма углов при любом из них составляет 900 , длину отрезка ТХ легко вычислить исходя из разности длин оснований, разделенной пополам: ТХ = (АЕ – КМ)/2.
- Если через стороны угла трапеции провести параллельные прямые, те разделят стороны угла на пропорциональные отрезки.
Свойства равнобедренной (равнобокой) трапеции
- В равнобедренной трапеции равны углы при любом из оснований.
- Теперь снова постройте трапецию, чтобы проще было представить, о чем речь. Посмотрите внимательно на основание АЕ – вершина противоположного основания М проецируется в некую точку на прямой, которая содержит АЕ. Расстояние от вершины А до точки проекции вершины М и средняя линия равнобедренной трапеции – равны.
- Пару слов о свойстве диагоналей равнобедренной трапеции – их длины равны. А также одинаковы углы наклона этих диагоналей к основанию трапеции.
- Только около равнобедренной трапеции можно описать окружность, поскольку сумма противолежащих углов четырехугольника 1800 – обязательное условие для этого.
- Из предыдущего пункта следует свойство равнобедренной трапеции – если возле трапеции можно описать окружность, она является равнобедренной.
- Из особенностей равнобедренной трапеции вытекает свойство высоты трапеции: если ее диагонали пересекаются под прямым углом, то длина высоты равна половине суммы оснований: h = (a + b)/2.
- Снова проведите отрезок ТХ через середины оснований трапеции – в равнобедренной трапеции он является перпендикуляром к основаниям. И одновременно ТХ – ось симметрии равнобедренной трапеции.
- На этот раз опустите на большее основание (обозначим его a) высоту из противолежащей вершины трапеции. Получится два отрезка. Длину одного можно найти, если длины оснований сложить и разделить пополам: (a + b)/2. Второй получим, когда из большего основания вычтем меньшее и полученную разность разделим на два: (a – b)/2.
Свойства трапеции, вписанной в окружность
Раз уже речь зашла о вписанной в окружность трапеции, остановимся на этом вопросе подробней. В частности на том, где находится центр окружности по отношению к трапеции. Тут тоже рекомендуется не полениться взять карандаш в руки и начертить то, о чем пойдет речь ниже. Так и поймете быстрее, и запомните лучше.
- Расположение центра окружности определяется углом наклона диагонали трапеции к ее боковой стороне. Например, диагональ может выходить из вершины трапеции под прямым углом к боковой стороне. В таком случае большее основание пересекает центр описанной окружности точно посередине (R = ½АЕ).
- Диагональ и боковая сторона могут встречаться и под острым углом – тогда центр окружности оказывается внутри трапеции.
- Центр описанной окружности может оказаться вне пределов трапеции, за большим ее основанием, если между диагональю трапеции и боковой стороной – тупой угол.
- Угол, образованный диагональю и большим основанием трапеции АКМЕ (вписанный угол) составляет половину того центрального угла, который ему соответствует:МАЕ = ½МОЕ.
- Коротко про два способа найти радиус описанной окружности. Способ первый: посмотрите внимательно на свой чертеж – что вы видите? Вы без труда заметите, что диагональ разбивает трапецию на два треугольника. Радиус можно найти через отношение стороны треугольника к синусу противолежащего угла, умноженному на два. Например, R = АЕ/2*sinАМЕ. Аналогичным образом формулу можно расписать для любой из сторон обоих треугольников.
- Способ второй: находим радиус описанной окружности через площадь треугольника, образованного диагональю, боковой стороной и основанием трапеции: R = АМ*МЕ*АЕ/4*SАМЕ.
Свойства трапеции, описанной около окружности
Вписать окружность в трапецию можно, если соблюдается одно условие. Подробней о нем ниже. И вместе эта комбинация фигур имеет ряд интересных свойств.
- Если в трапецию вписана окружность, длину ее средней линии можно без труда найти, сложив длины боковых сторон и разделив полученную сумму пополам: m = (c + d)/2.
- У трапеции АКМЕ, описанной около окружности, сумма длин оснований равна сумме длин боковых сторон: АК + МЕ = КМ + АЕ.
- Из этого свойства оснований трапеции вытекает обратное утверждение: окружность можно вписать в ту трапецию, сумма оснований которой равна сумме боковых сторон.
- Точка касания окружности с радиусом r, вписанной в трапецию, разбивает боковую сторону на два отрезка, назовем их a и b. Радиус окружности можно вычислить по формуле: r = √ab.
- И еще одно свойство. Чтобы не запутаться, этот пример тоже начертите сами. У нас есть старая-добрая трапеция АКМЕ, описанная около окружности. В ней проведены диагонали, пересекающиеся в точке О. Образованные отрезками диагоналей и боковыми сторонами треугольники АОК и ЕОМ – прямоугольные.
Высоты этих треугольников, опущенные на гипотенузы (т.е. боковые стороны трапеции), совпадают с радиусами вписанной окружности. А высота трапеции – совпадает с диаметром вписанной окружности.
Свойства прямоугольной трапеции
Прямоугольной называют трапецию, один из углов которой является прямым. И ее свойства проистекают из этого обстоятельства.
- У прямоугольной трапеции одна из боковых сторон перпендикулярна основаниям.
- Высота и боковая сторона трапеции, прилежащая к прямому углу, равны. Это позволяет вычислять площадь прямоугольной трапеции (общая формула S = (a + b) * h/2) не только через высоту, но и через боковую сторону, прилежащую к прямому углу.
- Для прямоугольной трапеции актуальны уже описанные выше общие свойства диагоналей трапеции.
Доказательства некоторых свойств трапеции
Равенство углов при основании равнобедренной трапеции:
- Вы уже наверное и сами догадались, что тут нам снова потребуется трапеция АКМЕ – начертите равнобедренную трапецию. Проведите из вершины М прямую МТ, параллельную боковой стороне АК (МТ || АК).
Полученный четырехугольник АКМТ – параллелограмм (АК || МТ, КМ || АТ). Поскольку МЕ = КА = МТ, ∆ МТЕ – равнобедренный и МЕТ = МТЕ.
АК || МТ, следовательно МТЕ = КАЕ, МЕТ = МТЕ = КАЕ.
Откуда АКМ = 1800 — МЕТ = 1800 — КАЕ = КМЕ.
Что и требовалось доказать.
Теперь на основании свойства равнобедренной трапеции (равенства диагоналей) докажем, что трапеция АКМЕ является равнобедренной:
- Для начала проведем прямую МХ – МХ || КЕ. Получим параллелограмм КМХЕ (основание – МХ || КЕ и КМ || ЕХ).
∆АМХ – равнобедренный, поскольку АМ = КЕ = МХ, а МАХ = МЕА.
МХ || КЕ, КЕА = МХЕ, поэтому МАЕ = МХЕ.
У нас получилось, что треугольники АКЕ и ЕМА равны между собой, т.к АМ = КЕ и АЕ – общая сторона двух треугольников. А также МАЕ = МХЕ. Можем сделать вывод, что АК = МЕ, а отсюда следует и что трапеция АКМЕ – равнобедренная.
Задача для повторения
Основания трапеции АКМЕ равны 9 см и 21 см, боковая сторона КА, равная 8 см, образует угол 1500 с меньшим основанием. Требуется найти площадь трапеции.
Решение: Из вершины К опустим высоту к большему основанию трапеции. И начнем рассматривать углы трапеции.
Углы АЕМ и КАН являются односторонними. А это значит, в сумме они дают 1800. Поэтому КАН = 300 (на основании свойства углов трапеции).
Рассмотрим теперь прямоугольный ∆АНК (полагаю, этот момент очевиден читателям без дополнительных доказательств). Из него найдем высоту трапеции КН – в треугольнике она является катетом, который лежит напротив угла в 300. Поэтому КН = ½АВ = 4 см.
Площадь трапеции находим по формуле: SАКМЕ = (КМ + АЕ) * КН/2 = (9 + 21) * 4/2 = 60 см2.
Послесловие
Если вы внимательно и вдумчиво изучили эту статью, не поленились с карандашом в руках начертить трапеции для всех приведенных свойств и разобрать их на практике, материал должен был неплохо вами усвоиться.
Конечно, информации тут много, разнообразной и местами даже запутанной: не так уж сложно перепутать свойства описанной трапеции со свойствами вписанной. Но вы сами убедились, что разница огромна.
Теперь у вас есть подробный конспект всех общих свойств трапеции. А также специфических свойств и признаков трапеций равнобедренной и прямоугольной. Им очень удобно пользоваться, чтобы готовиться к контрольным и экзаменам. Попробуйте сами и поделитесь ссылкой с друзьями!
© blog.tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.