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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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. ПоэтомуBC}{AB}=sinA
2. 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 Свернуть1. Рассмотрим тангенс угла A. Тангенсом угла прямоугольного треугольника
называют отношение противолежащего углу катета к прилежащему, поэтомуТангенс угла A можно также вычислить по формулеВоспользуемся равенствоми, умножив обе части равенства на AC, выразим искомую длину BC:2. Для синуса и косинуса угла выполнено основное тригонометрическое тождество:Вычтем из обеих частей равенстваВыразимТак как угол A является углом прямоугольного , тоПо условию3. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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. ПоэтомуsinB=\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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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. Поэтому2. 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 Свернуть1. Синусом угла прямоугольного треугольника называют отношение проти-
волежащего углу катета к гипотенузе. ПоэтомуВыразим 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 наОтвет: 1,8. -
Задание 2 Прямоугольный треугольник: вычисление углов
В треугольнике ABC угол C равен 90◦ , .
Найдите tg A.
Разбор задания Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1.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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. Рассмотрим прямоугольный треугольник ACH. Косинусом угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего к углу катета к гипотенузе. ПоэтомуВыразим из этого равенства AH:2. Рассмотрим треугольник ABC. Тангенсом угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего углу катета к прилежащему. ПоэтомуВыразим 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 наВыразимТак как угол A — угол прямоугольного треугольника тоПо условию4. По условию BC=3. Подставим BC и в формулуПодставим значение AC и в формулуОтвет: 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 Свернуть1. В следующих равенствах символом A будем обозначать внутренний угол при вершине A.
Тангенс угла A можно вычислить по формуле2. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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 Свернуть1. 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.