Глава VIII. §2. Признаки подобия треугольников (задачи) — с. 170
661. Основания трапеции равны 5 см и 8 см. Боковые стороны, равные 3,6 см и 3,9 см, продолжены до пересечения в точке М. Найдите расстояния от точки М до концов меньшего основания.
Пусть BC = 5 см — меньшее основание, AD = 8 см — большее, AB = 3,6 см, CD = 3,9 см, M — точка пересечения прямых AB и CD (B между A и M, C между D и M).
BC ∥ AD, поэтому △MBC ∼ △MAD по двум углам, и MB/MA = MC/MD = BC/AD = 5/8.
MB/(MB + 3,6) = 5/8: 8·MB = 5·MB + 18, MB = 6 см.
MC/(MC + 3,9) = 5/8: 8·MC = 5·MC + 19,5, MC = 6,5 см.
Ответ: 6 см и 6,5 см.
BC ∥ AD, поэтому △MBC ∼ △MAD по двум углам, и MB/MA = MC/MD = BC/AD = 5/8.
MB/(MB + 3,6) = 5/8: 8·MB = 5·MB + 18, MB = 6 см.
MC/(MC + 3,9) = 5/8: 8·MC = 5·MC + 19,5, MC = 6,5 см.
Ответ: 6 см и 6,5 см.
662. Точки М, N и Р лежат соответственно на сторонах AB, ВС и СА треугольника ABC, причём MN || AC, NP || AB. Найдите стороны четырёхугольника AMNP, если: а) AB = 10 см, АС = 15 см, PN : MN = 2 : 3; б) АМ = АР, AB = а, АС = b.
Так как MN ∥ AP и NP ∥ AM, то AMNP — параллелограмм, его противоположные стороны равны: AM = PN, AP = MN.
а) Пусть PN = AM = 2t, MN = AP = 3t. △BMN ∼ △BAC (MN ∥ AC), поэтому MN/AC = BM/AB, то есть 3t/15 = (10 − 2t)/10. Отсюда 3t/15 = t/5, значит t/5 = (10 − 2t)/10, 2t = 10 − 2t, t = 2,5.
AM = PN = 5 см, AP = MN = 7,5 см.
б) Если AM = AP, то параллелограмм AMNP — ромб, все стороны равны x. △BMN ∼ △BAC: MN/AC = BM/AB, x/b = (a − x)/a, ax = ab − bx, x = ab/(a + b).
Ответ: а) 5 см, 5 см, 7,5 см, 7,5 см; б) все стороны равны ab/(a + b).
а) Пусть PN = AM = 2t, MN = AP = 3t. △BMN ∼ △BAC (MN ∥ AC), поэтому MN/AC = BM/AB, то есть 3t/15 = (10 − 2t)/10. Отсюда 3t/15 = t/5, значит t/5 = (10 − 2t)/10, 2t = 10 − 2t, t = 2,5.
AM = PN = 5 см, AP = MN = 7,5 см.
б) Если AM = AP, то параллелограмм AMNP — ромб, все стороны равны x. △BMN ∼ △BAC: MN/AC = BM/AB, x/b = (a − x)/a, ax = ab − bx, x = ab/(a + b).
Ответ: а) 5 см, 5 см, 7,5 см, 7,5 см; б) все стороны равны ab/(a + b).
663. Стороны угла О пересечены параллельными прямыми AB и CD. Докажите, что отрезки ОА и АС пропорциональны отрезкам ОВ и BD (рис. 225). [рисунок 225: угол с вершиной O, на одной стороне точки A и C, на другой B и D, AB ∥ CD, через A проведена прямая AC1 ∥ BD]
Нужно доказать, что OA/AC = OB/BD.
Проведём через точку A прямую AC1, параллельную прямой BD; она пересекает CD в точке C1.
Треугольники OAB и ACC1 подобны по двум углам: ∠O = ∠CAC1 (соответственные углы при параллельных AC1 и OD и секущей OC), ∠OAB = ∠C (соответственные углы при параллельных AB и CD и секущей OC). Значит OA/AC = OB/AC1.
Четырёхугольник ABDC1 — параллелограмм (AB ∥ C1D по условию, AC1 ∥ BD по построению), поэтому AC1 = BD.
Подставляя, получаем OA/AC = OB/BD. Что и требовалось доказать.
Проведём через точку A прямую AC1, параллельную прямой BD; она пересекает CD в точке C1.
Треугольники OAB и ACC1 подобны по двум углам: ∠O = ∠CAC1 (соответственные углы при параллельных AC1 и OD и секущей OC), ∠OAB = ∠C (соответственные углы при параллельных AB и CD и секущей OC). Значит OA/AC = OB/AC1.
Четырёхугольник ABDC1 — параллелограмм (AB ∥ C1D по условию, AC1 ∥ BD по построению), поэтому AC1 = BD.
Подставляя, получаем OA/AC = OB/BD. Что и требовалось доказать.
664. Стороны угла А пересечены параллельными прямыми ВС и DE, причём точки В и D лежат на одной стороне угла, а С и E — на другой. Найдите: а) АС, если СЕ = 10 см, АD = 22 см, BD = 8 см; б) BD и DE, если AB = 10 см, АС = 8 см, ВС = 4 см, СЕ = 4 см; в) ВС, если AB : BD = 2 : 1 и DE = 12 см.
Так как BC ∥ DE, △ABC ∼ △ADE (общий угол A, соответственные углы при параллельных прямых равны). Поэтому AB/AD = AC/AE = BC/DE.
а) AB = AD − BD = 22 − 8 = 14 см. Пусть AC = x, AE = x + 10. Тогда 14/22 = x/(x + 10), 7/11 = x/(x + 10), 11x = 7x + 70, x = 17,5 см.
б) AE = AC + CE = 8 + 4 = 12 см. AC/AE = 8/12 = 2/3 = AB/AD = BC/DE. Отсюда AD = 10·3/2 = 15 см, BD = 15 − 10 = 5 см; DE = BC·3/2 = 4·3/2 = 6 см.
в) AB : BD = 2 : 1, значит AB : AD = 2 : 3. BC/DE = AB/AD = 2/3, BC = 12·2/3 = 8 см.
Ответ: а) 17,5 см; б) BD = 5 см, DE = 6 см; в) 8 см.
а) AB = AD − BD = 22 − 8 = 14 см. Пусть AC = x, AE = x + 10. Тогда 14/22 = x/(x + 10), 7/11 = x/(x + 10), 11x = 7x + 70, x = 17,5 см.
б) AE = AC + CE = 8 + 4 = 12 см. AC/AE = 8/12 = 2/3 = AB/AD = BC/DE. Отсюда AD = 10·3/2 = 15 см, BD = 15 − 10 = 5 см; DE = BC·3/2 = 4·3/2 = 6 см.
в) AB : BD = 2 : 1, значит AB : AD = 2 : 3. BC/DE = AB/AD = 2/3, BC = 12·2/3 = 8 см.
Ответ: а) 17,5 см; б) BD = 5 см, DE = 6 см; в) 8 см.
665. Прямые a и b пересечены параллельными прямыми AA1, BB1, CC1, причём точки А, В и С лежат на прямой а, а точки A1, В1 и C1 — на прямой b. Докажите, что AB/BC = A1B1/B1C1.
Рассмотрим случай, когда прямые a и b не параллельны (если a ∥ b, то AA1B1B и BB1C1C — параллелограммы, AB = A1B1, BC = B1C1, и равенство очевидно).
Проведём через точку A прямую, параллельную b; она пересекает прямые BB1 и CC1 в точках B2 и C2 (если A лежит на b, то эта прямая совпадает с b, и можно считать B2 = B1, C2 = C1). Четырёхугольники AA1B1B2 и B2B1C1C2 — параллелограммы (противоположные стороны параллельны), поэтому AB2 = A1B1 и B2C2 = B1C1.
BB2 ∥ CC2, поэтому △ABB2 ∼ △ACC2 по двум углам (угол A общий, ∠ABB2 = ∠ACC2 как соответственные). Значит AB/AC = AB2/AC2. Так как AC = AB + BC и AC2 = AB2 + B2C2, то из равенства (AB + BC)/AB = (AB2 + B2C2)/AB2 получаем BC/AB = B2C2/AB2, то есть AB/BC = AB2/B2C2.
Заменяя AB2 = A1B1 и B2C2 = B1C1, получаем AB/BC = A1B1/B1C1. Что и требовалось доказать.
Проведём через точку A прямую, параллельную b; она пересекает прямые BB1 и CC1 в точках B2 и C2 (если A лежит на b, то эта прямая совпадает с b, и можно считать B2 = B1, C2 = C1). Четырёхугольники AA1B1B2 и B2B1C1C2 — параллелограммы (противоположные стороны параллельны), поэтому AB2 = A1B1 и B2C2 = B1C1.
BB2 ∥ CC2, поэтому △ABB2 ∼ △ACC2 по двум углам (угол A общий, ∠ABB2 = ∠ACC2 как соответственные). Значит AB/AC = AB2/AC2. Так как AC = AB + BC и AC2 = AB2 + B2C2, то из равенства (AB + BC)/AB = (AB2 + B2C2)/AB2 получаем BC/AB = B2C2/AB2, то есть AB/BC = AB2/B2C2.
Заменяя AB2 = A1B1 и B2C2 = B1C1, получаем AB/BC = A1B1/B1C1. Что и требовалось доказать.
666. На одной из сторон данного угла А отложены отрезки AB = 5 см и АС = 16 см. На другой стороне этого же угла отложены отрезки AD = 8 см и AF = 10 см. Подобны ли треугольники ACD и AFB?
Ответ обоснуйте.
В треугольниках ACD и AFB угол A общий. Сравним стороны, заключающие этот угол: AC/AF = 16/10 = 8/5 и AD/AB = 8/5. Отношения равны.
Значит △ACD ∼ △AFB по второму признаку подобия (две стороны пропорциональны и углы между ними равны), причём A ↔ A, C ↔ F, D ↔ B.
Ответ: да, подобны (k = 8/5).
Значит △ACD ∼ △AFB по второму признаку подобия (две стороны пропорциональны и углы между ними равны), причём A ↔ A, C ↔ F, D ↔ B.
Ответ: да, подобны (k = 8/5).
667. Подобны ли треугольники ABC и A1B1С1, если: а) AB = 3 см, ВС = 5 см, СА = 7 см, А1В1 = 4,5 см, B1C1 = 7,5 см, C1A1 = 10,5 см; б) AB = 1,7 см, ВС = 3 см, СА = 4,2 см, А1В1 = 34 дм, B1C1 = 60 дм, С1А1 = 84 дм?
Проверим пропорциональность сторон (третий признак подобия).
а) AB/A1B1 = 3/4,5 = 2/3; BC/B1C1 = 5/7,5 = 2/3; CA/C1A1 = 7/10,5 = 2/3. Отношения равны, треугольники подобны.
б) Переведём в одни единицы: 34 дм = 340 см, 60 дм = 600 см, 84 дм = 840 см. AB/A1B1 = 1,7/340 = 1/200; BC/B1C1 = 3/600 = 1/200; CA/C1A1 = 4,2/840 = 1/200. Треугольники подобны.
Ответ: а) да (k = 2/3); б) да (k = 1/200).
а) AB/A1B1 = 3/4,5 = 2/3; BC/B1C1 = 5/7,5 = 2/3; CA/C1A1 = 7/10,5 = 2/3. Отношения равны, треугольники подобны.
б) Переведём в одни единицы: 34 дм = 340 см, 60 дм = 600 см, 84 дм = 840 см. AB/A1B1 = 1,7/340 = 1/200; BC/B1C1 = 3/600 = 1/200; CA/C1A1 = 4,2/840 = 1/200. Треугольники подобны.
Ответ: а) да (k = 2/3); б) да (k = 1/200).
668. Докажите, что два равносторонних треугольника подобны.
Каждый угол равностороннего треугольника равен 60° (углы при основании равны, и сумма углов 180°, значит все три равны 180°/3 = 60°). Поэтому у любых двух равносторонних треугольников углы соответственно равны (по 60°). По первому признаку подобия (два угла одного равны двум углам другого) такие треугольники подобны. Что и требовалось доказать.
669. Найдите основание равнобедренного треугольника, если центр вписанной в него окружности делит высоту, проведённую к основанию, в отношении 12 : 5, считая от вершины, а боковая сторона равна 60 см.
Пусть ABC — равнобедренный, AB = BC = 60 см, BH — высота к основанию AC (она же медиана, H — середина AC), O — центр вписанной окружности (точка пересечения биссектрис), BO : OH = 12 : 5.
AO — биссектриса угла A треугольника ABH, поэтому по свойству биссектрисы BO/OH = AB/AH. Тогда 12/5 = 60/AH, AH = 25 см.
Основание AC = 2·AH = 50 см.
Ответ: 50 см.
AO — биссектриса угла A треугольника ABH, поэтому по свойству биссектрисы BO/OH = AB/AH. Тогда 12/5 = 60/AH, AH = 25 см.
Основание AC = 2·AH = 50 см.
Ответ: 50 см.