Тема 6. Планиметрия: задачи связанные с углами
- Прямоугольный треугольник: вычисление углов
- Прямоугольный треугольник: вычисление внешних углов
- Прямоугольный треугольник: вычисление элементов
- Равнобедренный треугольник: вычисление элементов
- Треугольники общего вида
- Трапеция
- Параллелограмм, прямоугольник, ромб
- Равнобедренный треугольник: вычисление углов
-
Задание 1 Прямоугольный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦, AB = 20, AC = 10√3.
Найдите sin A.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение проти- волежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому

2. По теореме Пифагора

Поэтому

По условию AB = 20, AC = 10√3:

Ответ: 0,5.
-
Задание 1 Прямоугольный треугольник: вычисление внешних углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦,

Найдите синус внешнего угла при вершине B.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому
BC}{AB}В следующих равенствах символом B будем обозначать внутренний угол при вершине B.
Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому
BC}{AB}=sinA2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства


Выразим sin B:

Так как угол B является углом прямоугольного △ABC, то sin B > 0.

Так как cosB = sinA, то

3. Заметим, что внешний угол треугольника при вершине B имеет величину 180◦ − B.
Требуется найти синус внешнего угла при вершине B. По формуле приведения sin(180◦ − B) = sin B. Поэтому будем искать sin B.По условию
Тогда
Ответ: 0,4.
-
Задание 1 Прямоугольный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC угол C равен 900, AC = 17,
Найдите BC.Разбор задания СвернутьПояснение1. Рассмотрим тангенс угла A. Тангенсом угла прямоугольного треугольника
называют отношение противолежащего углу катета к прилежащему, поэтому
Тангенс угла A можно также вычислить по формуле
Воспользуемся равенством
и, умножив обе части равенства на AC, выразим искомую длину BC:
2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:
Вычтем из обеих частей равенства
Выразим
Так как угол A является углом прямоугольного
, то 
По условию

3. По условию AC=17. Подставим AC, sinA и cosA в выражение для BC,
полученное в пункте 1:
Ответ: 34. -
Задание 1 Равнобедренный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC AC = BC = 5,
.Найдите AB.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Отметим, что △ABC — равнобедренный по условию (AC = BC = 5). По- строим высоту CH. Так как △ABC — равнобедренный, точка H делит основание AB пополам:

2. Рассмотрим прямоугольный треугольник ACH. Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего углу катета к гипотенузе:

Домножим обе части равенства на AC:


Выразим AB, умножив обе части равенства на 2:

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства


Выразим cos A:

Так как угол A является углом прямоугольного △ACH, то cos A > 0.

По условию


3. Подставим значения
и
в выражение для AB:
Ответ: 6.
-
Задание 1 Треугольники общего вида
Один из внешних углов треугольника равен
. Углы, не смежные с данным внешним углом, относятся как 1 : 2. Найдите наибольший из них. Ответ дайте в градусах.Разбор задания СвернутьПояснение1. Построим треугольник ABC, положив, что внешний угол
=
Тогда по условию для внутренних углов треугольника должно быть верно соотношение∠C : ∠A = 1 : 2.
Из соотношения видно, что ∠A — больший угол, его нам и требуется найти.
2. Заметим, что сумма внутренних углов треугольника равна развернутому углу:
∠A+∠B+∠C =

Внутренний и внешний углы B в сумме дают развернутый угол, то есть
+ ∠B =

Поэтому можно утверждать, что
∠A+∠B+∠C =
+∠B.
Вычтем ∠B:
∠A + ∠C =
.
3. Из пункта 1 выполнено соотношение:

Выразим ∠C, домножив обе части равенства на ∠A:

4. Подставим последнее выражение в формулу
∠A + ∠C =
.


Выразим ∠A, умножив обе части равенства на


Ответ: 32.
-
Задание 1 Трапеция
Большее основание равнобедренной трапеции равно 12. Боковая сторона равна 5. Синус острого угла равен 0,8. Найдите меньшее основание.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Назовем трапецию ABCD, причем AB = 12, BC = 5. Острые углы равнобокой трапеции образуются при большем основании, поэтому
sinA = sinB = 0,8.
Требуется найти основание CD.
2. Построим высоты трапеции CE и DF. Заметим, что DCEF — параллелограмм (DC ∥ EF по условию, DF ∥ CE как перпендикуляры к одной прямой, значит DCEF — параллелограмм по определению). Поэтому его противоположные стороны равны: DC = EF.
3. △CEB — прямоугольный c прямым углом E. Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому
sinB=\frac{CE}{BC}.Домножив обе части равенства на BC, выразим CE:
CE = BC · sin B.
Подставим BC = 5, sin B = 0,8:
CE = 0,8 · 5 = 4.
По теореме Пифагора
BE^{2}+CE^{2}=BC^{2}.Вычтем из обеих частей равенства
CE^{2}:
BE^{2}=BC^{2}-CE^{2}=5^{2}-4^{2}=25-16=9.Отсюда, так как BE > 0,
BE = 3.
4. △CEB = △DFA по признаку равенства прямоугольных треугольников (катет и гипотенуза: AD = BC по условию, DF = CE как противоположные стороны параллелограмма DCEF). Поэтому
AF = BE = 3.
5. Заметим, что
AB = AF+FE+EB,
значит
FE = AB−AF−EB.
Подставим значения AB = 12, AF = BE = 3:
FE = 12 − 3 − 3 = 6.
6. Из пункта 2
DC = EF.
Значит
DC = 6.
Ответ: 6.
-
Задание 1 Параллелограмм, прямоугольник, ромб
Меньшая сторона прямоугольника равна 6, диагонали пересекаются под углом
Найдите диагонали прямоугольника.Разбор задания СвернутьПояснение1. Назовем прямоугольник ABCD, для определенности положив, что меньшая сторона AD = 6. Диагонали AC и BD требуется найти.
Пусть O — точка пересечения диагоналей.
Диагонали прямоугольника равны, поэтомуAC = BD.
Прямоугольник — это вид параллелограмма, поэтому его диагонали в точке пересечения делятся пополам. Таким образом, с учетом равенства диагоналей,
AO = DO = CO = BO.
2. По условию, диагонали пересекаются под углом
значит либо
AOD=\angle BOC=60^{o},
DOC=\angle AOB=60^{o},Заметим, что меньший угол между диагоналями параллелограмма находится напротив меньшей стороны параллелограмма, а поэтому
AOD=\angle BOC=60^{o},3. △AOD — равнобедренный (AO = DO), значит углы при основании AD равны:
∠ODA = ∠DAO.
Сумма углов треугольника равна развернутому углу, поэтому
AOD+\angle ODA+\angle DAO=180^{o}.
ODA=180^{o}.Вычтем из обеих частей равенства

ODA=180^{o}-60^{o}.
ODA=120^{o}.
ODA=60^{o}.Таким образом
ODA=\angle DAO=\angle AOD=60^{o},то есть △AOD — равносторонний:
DO = AO = AD.
4. Так как AD = 6, то
AO = DO = CO = BO = 6.
BD = AC = AO + CO = 6 + 6 = 12.
Ответ: 12.
-
Задание 1 Равнобедренный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC AC = BC = 20, AB = 10. Найдите cos A.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Отметим, что △ABC — равнобедренный по условию (AC = BC = 20). Построим высоту CH. Так как △ABC — равнобедренный, точка H делит основание AB пополам:

2. Рассмотрим прямоугольный треугольник ACH. Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего углу катета к гипотенузе:

По условию AB = 10, AC = 20. Подставим эти значения в формулу для cos A:

Ответ: 0,25.
-
Задание 2 Прямоугольный треугольник: вычисление внешних углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦, sin A = 0,48.
Найдите косинус внешнего угла при вершине B.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому

В следующих равенствах символом B будем обозначать внутренний угол при вершине B.
Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому
2. Заметим, что внешний угол треугольника при вершине B имеет величину 180◦ − B.
Требуется найти косинус внешнего угла при вершине B. По формуле приведенияcos(180◦ − B) = − cos B.
Поэтому будем искать − cos B.
По условию sin A = 0,48. Тогда −cosB = −sinA = −0,48.
Ответ: −0,48.
-
Задание 2 Прямоугольный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC угол C равен 900,
BC = 3, CH — высота. Найдите BH.Разбор задания СвернутьПояснение1. Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение проти-
волежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому
Выразим из этого равенства AB:
По условию
BC=3:
2. Рассмотрим треугольники ABC и CBH. Эти треугольники подобны (признак подобия по двум углам:
), поэтому их соответствующие стороны пропорциональны:
Подставим в последнее равенство AB=5, BC=3:
Домножим обе части равенства на BH:
Выразим BH, умножив обе части равенства на

Ответ: 1,8. -
Задание 2 Прямоугольный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦ ,
.Найдите tg A.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Тангенс угла A можно вычислить по формуле

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства


Выразим sin A:

Так как угол A является углом прямоугольного △ABC, то sin A > 0.

По условию


3. Подставим значения sin A и cos A в формулу


Ответ: 0,5.
-
Задание 2 Равнобедренный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC
AC = BC = 20,5,
.Найдите высоту CH.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Рассмотрим △ACH. Он прямоугольный (по условию CH — высота). Синусом угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего углу катета к гипотенузе, поэтому

Домножим обе части равенства на AC и выразим CH:

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Так как угол A — угол прямоугольного треугольника △ACH, то sin A > 0, cos A > 0.
Разделим обе части тригонометрического тождества на
:
Выразим


Отсюда

Для тангенса и котангенса угла выполнено соотношение

По условию
поэтому
Подставим это значение в формулу для sin A:

3. Подставим значения AC = 20,5 и
в выражение для CH:
Ответ: 20.
-
Задание 2 Треугольники общего вида
У треугольника со сторонами 9 и 6 проведены высоты к этим сторонам. Высота, проведенная к первой стороне, равна 4. Чему равна высота, проведенная ко второй стороне?
Разбор задания СвернутьПояснение1.Построим треугольник ABC, положив, что AC = 9, B = 6. Пусть BH — высота, проведенная к стороне AC, AK — высота, проведенная к стороне BC.
По условию, BH = 4. Требуется найти AK.
2. Площадь треугольника можно вычислить как половину произведения ос- нования на высоту, поэтому:

Поэтому

Разделим обе части равенства на

AC·BH = BC·AK.
Подставим AC = 9, B = 6, BH = 4:
9·4 = 6·AK.
Выразим AK, разделив обе части равенства на 6:


Ответ: 6.
-
Задание 2 Трапеция
Основания равнобедренной трапеции равны 14 и 26, а ее боковые стороны равны 10. Найдите площадь трапеции.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Назовем трапецию ABCD, причем AB = 26, CD = 14. Построим также высоты трапеции DF и CE.
Заметим, что DCEF — параллелограмм (DC ∥ EF по условию, DF ∥ CE как перпендикуляры к одной прямой, значит DCEF — параллелограмм по определению). Поэтому его противоположные стороны равны: EF = CD = 14. Площадь трапеции можно найти как произведение полусуммы оснований на высоту:
2. Рассмотрим образованные высотами DF и CE прямоугольные треугольники ADF и BCE. DF = CE. AD = BC, так как трапеция равнобедренная. По признаку равенства прямоугольных треугольников (катет и гипотенуза)
△ADF = △BCE.
Из равенства треугольников следует равенство соответствующих сторон:
Отметим, что
AF = BE.
AF = BE.
AB = AF+FE+EB = AF+CD+AF = 2·AF+CD.
Подставим значения AB = 26, CD = 14:
26 = 2·AF+14.
Из обеих частей равенства вычтем 14: 26−14 = 2·AF.
2·AF = 12. Разделим обе части равенства на 2:
AF = 6.
3. Рассмотрим треугольник ADF. Он прямоугольный с прямым углом F. По теореме Пифагора:
Вычтем из обеих частей равенства


По условию AD = 10, из пункта 2 AF = 6:


DF > 0, как длина отрезка, поэтому:
DF = 8.
4. Подставим значения AB = 26, CD = 14, DF = 8 в формулу площади


Ответ: 160.
-
Задание 2 Параллелограмм, прямоугольник, ромб
В прямоугольнике диагональ делит угол в отношении 1 : 2, меньшая его сторона равна 57.
Найдите диагональ данного прямоугольника.
Разбор задания Свернуть1. Назовем прямоугольник ABCD, для определенности положив, что меньшая сторона BC = 57. Диагонали прямоугольника равны, поэтому достаточно рассмотреть любую из них, например AC.
По условию диагональ делит угол в отношении 1 : 2. Отметим, что все углы прямоугольника одинаковы (равны прямому углу) и делятся диагоналями в одинаковом отношении, так как все треугольники, образованные каждой диагональю и соседними сторонами прямоугольника, равны (например △BAC = △DCA по трём сторонам, поэтому равны их соответствующие острые углы и отношения углов, образующих прямой угол, одинаковы:
Рассмотрим, например, угол A. 
Умножим обе части равенства на ∠DAC:

Кроме того,

Подставим выражение для ∠BAC:


Умножив обе части равенства на
выразим ∠DAC:

2. Рассмотрим прямоугольный треугольник BAC. Катет, лежащий напротив угла
равен половине гипотенузы, поэтому
Умножив обе части равенства на 2, выразим AC:
2·BC = AC.
Подставим значение BC = 57:
AC = 2 · 57 = 114.
Ответ: 114.
-
Задание 2 Равнобедренный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC
AC = BC, AH — высота,

Найдите tg BAC.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Отметим, что △ABC — равнобедренный по условию (AC = BC), поэтому ∠BAC = ∠ABC = ∠ABH.
Из этого следует, что tg BAC = tg ABH.
Тангенсом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к прилежащему, поэтому

Таким образом

2. Рассмотрим прямоугольный треугольник ABH. По теореме Пифагора

Вычтем из обеих частей равенства
:

Учтем, что AH > 0 и выразим AH:

По условию
. Вычислим AH:
3. Вычислим tg BAC, подставив в формулу

AH = 9, BH = 6:

Ответ: 1,5.
-
Задание 3 Прямоугольный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC угол C равен 900,
BC = 3, CH — высота. Найдите AH.Разбор задания СвернутьПояснение1. Рассмотрим прямоугольный треугольник ACH. Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего к углу катета к гипотенузе. Поэтому
Выразим из этого равенства AH:
2. Рассмотрим треугольник ABC. Тангенсом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к прилежащему. Поэтому
Выразим из этого равенства AC:
3. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:
Так как угол A — угол прямоугольного треугольника
то
и
Разделим обе части тригонометрического тождества на 


Выразим
Так как угол A — угол прямоугольного треугольника
то 
По условию
4. По условию BC=3. Подставим BC и
в формулу
Подставим значение AC и
в формулу
Ответ: 3,2. -
Задание 3 Прямоугольный треугольник: вычисление внешних углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦ ,
.Найдите косинус внешнего угла при вершине A.
Разбор задания СвернутьПояснение1. В следующих равенствах символом A будем обозначать внутренний угол при вершине A.
Тангенс угла A можно вычислить по формуле
2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тож- дество:

Так как угол A — угол прямоугольного треугольника △ABC, то sin A > 0, cos A > 0.
Разделим обе части тригонометрического тождества на cos2 A:

Выразим


3. Заметим, что внешний угол треугольника при вершине A имеет величину 180◦ − A. Требуется найти косинус внешнего угла при вершине A. По формуле приведения cos(180◦ − A) = − cos A.
Поэтому будем искать − cos A.
По условию


Ответ: −0,3.
-
Задание 3 Прямоугольный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦ ,

Найдите tg A.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Тангенс угла A можно вычислить по формуле

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства


Выразим sin A:

Так как угол A является углом прямоугольного △ABC, то sin A > 0.

По условию


3. Подставим значения sin A и cos A в формулу


Ответ: 0,8.
-
Задание 3 Треугольники общего вида
Найдите площадь треугольника, две стороны которого равны 21 и 2, а угол между ними равен
.Разбор задания СвернутьПояснение1. Построим треугольник ABC, положив, что угол A =
AC = 21, AB = 2.Площадь △ABC можно вычислить по формуле:

Отметим, что A =
— это «табличный» угол,
Подставим значения AC, AB и sin A в формулу площади:

Ответ: 10,5.
-
Задание 3 Трапеция
Найдите площадь прямоугольной трапеции, основания которой равны 1 и 7, большая боковая сторона составляет с основанием угол
.Разбор задания СвернутьПояснение1. Назовем трапецию ABCD, положив A =
B =
AB = 7, CD = 1.Построим также высоту трапеции CH.
Площадь трапеции можно найти как произведение полусуммы оснований на высоту:

2. Заметим, что CDAH — параллелограмм (CD ∥ AH по условию, DA ∥ CH как перпендикуляры к одной прямой, значит CDAH — параллелограмм по определению). Поэтому его противоположные стороны равны:
CD = AH = 1.
HB = AB − AH = 7 − 1 = 6.3. △BCH — прямоугольный с прямым углом H и острым углом B =
Сумма острых углов прямоугольного треугольника равна прямому углу:

Вычтем из обеих частей равенства


Таким образом в прямоугольном треугольнике BCH выполнено равенство ∠B = ∠C и поэтому он равнобедренный с основанием-гипотенузой BC и боковыми сторонами-катетами
CH = HB = 6.
4. Подставим в формулу площади трапеции

значения AB = 7, CD = 1, CH = 6:

Ответ: 24.
-
Задание 3 Равнобедренный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC AC = BC, AH — высота, cosBAC=\frac{\sqrt{3}}{2}.
Найдите cos BAH.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Отметим, что △ABC — равнобедренный по условию (AC = BC), поэтому ∠BAC = ∠ABC = ∠ABH.
Из этого следует, что cos ABH = cos BAC.
Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего к углу катета к гипотенузе, поэтому

Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к гипотенузе, поэтому

Таким образом

Требуется найти cos BAH.
2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства
:
Выразим cos BAH:

Так как угол BAH является углом прямоугольного △ABH, то cos BAH > 0.

Из пункта 1 и условия

Ответ: 0,5.
-
Задание 4 Прямоугольный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦,

Найдите tg B.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Сумма острых углов прямоугольного треугольника равна 90◦. Поэтому в треугольнике ABC
A + B = 90◦.
Выразим угол B: B = 90◦ −A.
Поэтому tg B = tg(90◦ − A).
По формуле приведения tg(90◦ − A) = ctg A.
Котангенс угла A можно вычислить по формуле:

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства


Выразим cos A:

Так как угол A является углом прямоугольного △ABC, то cos A > 0.

По условию


3. Подставим значения sin A и cos A в формулу

Ответ: 2,4.
-
Задание 4 Прямоугольный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦ ,
, AC = 6,4.Найдите BC.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Рассмотрим тангенс угла A. Тангенсом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к прилежащему, поэтому

Тангенс угла A можно также вычислить по формуле

Воспользуемся равенством

и, умножив обе части равенства на AC, выразим искомую длину BC:

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Вычтем из обеих частей равенства
:
Выразим sin A:

Так как угол A является углом прямоугольного △ABC, то cos A > 0.

По условию


3. По условию AC = 6,4. Подставим AC, sin A и cos A в выражение для BC, полученное в пункте 1:

Ответ: 4.
-
Задание 5 Прямоугольный треугольник: вычисление элементов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦ , CH — высота, AB = 15,

Найдите AH.
Разбор задания СвернутьПояснение1. Рассмотрим треугольник ACH. Он прямоугольный, так как по условию CH — высота △ABC. Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего углу катета к гипотенузе. Поэтому

Выразим из этого равенства AH: AH = AC · cos A.
Рассмотрим также прямоугольный треугольник ABC.

Из последнего равенства выразим AC: AC = AB · cos A.
Подставим выражение для AC в выражение для AH:

2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:

Так как угол A — угол прямоугольного треугольника △ABC, то cos A > 0. Разделим обе части тригонометрического тождества на
:
Выразим
:
3. Подставим выражение для
в формулу
По условию
, поэтому
Ответ: 9,6.