GOMTRI ndrea Philippou, Marios ntoniades Szakaszok és félegyenesek gy szakasz felezőmerőlegese egy olyan egyenes, félegyenes vagy szakasz, ami áthalad a szakasz középpontján és merőleges a szakaszra. Tétel: Ha egy pont egy szakasz felezőmerőlegesén helyezkedik el, akkor egyenlő távolságra van a szakasz két végpontjától. Tétel: Ha egy pont egyenlő távolságra van egy szakasz két végpontjától, akkor a szakasz felezőmerőlegesén helyezkedik el. merőleges egyenesek olyan egyenesek, amik derékszöget zárnak be egymással. Párhuzamos egyenesek: párhuzamos egyenesek olyan egyenesek, amik egy síkon helyezkednek el és nincsen metszéspontjuk: z olyan egyenest, aminek van metszéspontja (különböző pontokban) két vagy több, azonos síkon elhelyezkedő egyenessel, metsző egyenesnek hívjuk. Szögek szögek olyan geometriai alakzatok, amik egy közös pontból kiinduló két félegyenesből állnak. két félegyenest a szög szárainak hívjuk, és a közös pontjuk a szög csúcsa. szögeket osztályozhatjuk a nagyságuk szerint: erékszögnek hívjuk a 90 -os szögeket. Hegyes szögnek hívjuk a 0 és 90 közötti szögeket. Tompa szögnek hívjuk a 90 és 180 közötti szögeket. gyenes szögnek hívjuk a 180 -os szögeket. (szomszédos) kiegészítő szögeknek, a-nak és b-nek a közös csúcsuk O, közös száruk OZ; a másik két száruk OX és OY pedig egy egyenesbe esnek. szögek egymás kiegészítő szögei. Z b a X O Y (szomszédos) kiegészítő szögek összege 180 fok. pótszögek olyan szögpárok, amelyek az összege 90. szögek egymás pótszögei. b a csúcsszögek olyan, egy közös csúccsal rendelkező szögpár, hogy a szögek szárai egymás folytatásai. csúcsszögek egyenlők: a b szögfelező egy olyan félegyenes, ami egy szöget két egyenlő részre oszt.
a b szögfelező tulajdonságai: a szögfelező bármely pontja egyenlő távolságra van a szög száraitól. Posztulátum: Ha két párhuzamos egyenest elmetsz egy harmadik, akkor az egyállású szögek egybevágóak. Tétel: Ha két párhuzamos egyenest elmetsz egy harmadik, akkor a külső váltószögeik egyenlők. Tétel: Ha két párhuzamos egyenest elmetsz egy harmadik, akkor az azonos oldalon elhelyezkedő belső szögeik kiegészítő szögek. Tétel: Ha egy metsző egyenes merőleges két párhuzamos egyenes egyikére, akkor a másikra is merőleges. Posztulátum: Ha két egyenest elmetsz egy harmadik, és a megfelelő szögeik egyenlők, akkor a két egyenes párhuzamos. Tétel: Ha két egyenest elmetsz egy harmadik, és az ellentétes oldalon elhelyezkedő belső szögek egyenlők, akkor a két egyenes párhuzamos. Tétel: Ha egyenest elmetsz egy harmadik, és az azonos oldalon elhelyezkedő belső szögek kiegészítő szögek, akkor a két egyenes párhuzamos. Tétel: Ha egy síkon két egyenes mindegyike merőleges egy harmadikra, akkor a két egyenes párhuzamos. Ha két párhuzamos egyenest elmetsz egy harmadik, akkor nyolc szög keletkezik, amiket párosával a következő módon hívunk: 2 3 4 1 6 7 8 5 i) egyállású szögek (1 és 5 ; 2 és 6 ; 3 és 7 ; 4 és 8 ); ezek a szögek párosával egyenlők: (1 = 5 ; 2 = 6 ; 3 = 7 ; 4 = 8 ); ii) belső váltószögek (4 és 6 ; 3 és 5 ); ezek a szögek párosával egyenlők; iii) külső váltószögek (1 és 7 ; 2 és 8 ); ezek a szögek párosával egyenlők; iv) azonos oldalon lévő belső szögek (3 és 6 ; 4 és 5 ); ezeknek a szögeknek az összege párosával 180 fok (3 + 6 = 180 fok; 4 + 5 = 180 fok); v) azonos oldalon lévő külső szögek (1 és 8 ; 2 és 7 ); ezeknek a szögeknek az összege párosával 180 fok (1 + 8 = 180 fok; 2 + 7 = 180 fok). párhuzamos szárú szögek vagy egyenlők, (ha mindkettő hegyesszög vagy tompaszög), vagy a két szög összege 180 fok (c + d = 180 fok).
a c d b merőleges szárú szögek szintén vagy egyenlők, vagy az összegük 180 fok. a c b d Thalész tétele (párhuzamos szelők tétele). Ha egy szög szárait párhuzamos egyenesekkel metsszük, a szögszárak a következő arányos szakaszokra oszlanak: t t 2 1 ' ' l 1 l 2 ' l 3 = = ' ' ' ' ' ' Párhuzamos egyenesek tulajdonságai: gy, nem a megadott egyenesen elhelyezkedő ponton át csakis egy párhuzamos húzható a megadott egyenessel. gy, nem a megadott egyenesen elhelyezkedő ponton át csakis egy merőleges húzható a megadott egyenesre. Ha két egyenes mindegyike párhuzamos egy harmadik egyeneshez, akkor egymáshoz képest is párhuzamosak. Ha három párhuzamos egyenes egyenlő szakaszokat metsz ki egy őket metsző egyenesből, akkor minden metsző egyenesből egyenlő szakaszokat metszenek ki. Következmény: gy egyenes, amin rajta fekszik egy háromszög egyik oldalának a felezőpontja és párhuzamos egy másik oldallal, felezi a háromszög harmadik oldalát. Háromszögek háromszögek alapvető tulajdonságai. ármely háromszögben: leghosszabb oldallal szemben lévő szög a legnagyobb szög, és fordítva is. gyenlő oldalakkal szemben lévő szögek egyenlők és fordítva is. z egyenlő oldalú (szabályos) háromszög szögei szintén mind egyenlők. gy háromszög belső szögeinek összege 180 fok. gy háromszög egyik külső szöge megegyezik a nem mellette fekvő két belső szög összegével.
gy háromszög bármely oldala kisebb, mint a másik két oldal összege és nagyobb mint a másik két oldal különbsége. (a < b + c, a > b c; b < a + c, b > a c; c < a + b, c > a b ). gybevágó háromszögek Tételek a háromszögek egybevágóságáról. Két háromszög egybevágó, ha megfelelően egyenlő: a) Két oldaluk és az általuk közbezárt szög; b) Két szögük és a szögekkel határos oldaluk; c) Három oldaluk. Tételek a derékszögű háromszögek hasonlóságáról. Két derékszögű háromszög egybevágó, ha következő feltételek egyike igaz: a) a befogóik egyenlők; b) az egyik háromszög egyik befogója és az átfogója egyenlő a másik háromszög egyik befogójával és az átfogójával; c) az egyik háromszög átfogója és az egyik hegyesszöge egyenlő a másik háromszög átfogójával és az egyik hegyesszögével; d) az egyik háromszög egyik befogója és a vele szomszédos hegyesszöge egyenlő a másik háromszög egyik befogójával és az azzal határos hegyesszögével; e) z egyik háromszög egyik befogója és az azzal szemközti hegyesszöge egyenlő a másik háromszög egyik befogójával és az azzal szemközti hegyesszögével. Tétel: Ha egy háromszög két oldala egyenlő, akkor az azokkal szemközti szögek is egyenlők. Következmény: gy egyenlőszárú háromszög csúcsszögének szögfelezője merőlegesen felezi a háromszög alapját. Tétel: Ha egy háromszög két szöge megegyezik, a velük szemközti oldalak is egyenlők. Tétel: Ha egy háromszög két szöge és az általuk nem közbezárt oldal megegyezik egy másik háromszög két szögével és az általuk nem közbezárt oldallal, akkor a két háromszög megegyezik. súlyvonal egy, a háromszög egyik csúcsát a vele szemközti oldal felezőpontjával összekötő szakasz. gy háromszög három súlyvonala egy pontban találkozik, G-ben (ami mindig a háromszög belsejében helyezkedik el), ami a háromszög súlypontja. ( G jelölés az angol, center of gravity, azaz súlypont kifejezésből származik. Mi a továbbiakban is ezt a jelölést fogjuk alkalmazni, de Magyarországon leginkább az S jelölés terjedt el.) z a pont mindegyik súlyvonalat 2:1 arányban osztja, a csúcstól tekintve. M G L K gy háromszög magassága a háromszög egyik csúcsából az azzal szemközti oldalra (vagy annak folytatására) bocsátott merőleges. gy háromszög három magassága egy pontban, a magasságpontban találkozik. gy hegyesszögű háromszög magasságpontja, a H pont a háromszög belsejében, egy tompaszögű háromszög magasságpontja, a H pont a háromszögön kívül helyezkedik el; egy derékszögű háromszög magasságpontja, a H pont megegyezik a derékszögű csúccsal. ( H jelölés az angol, height, azaz magasság szóból származik. Mi a továbbiakban is ezt a jelölést fogjuk alkalmazni, de Magyarországon leginkább az M jelölés terjedt el.)
Z H Z H szögfelezőszakasz a szögfelezőnek a háromszög csúcsa és a szemközti oldal közti része. gy háromszög három szögfelezője (,, F) mindig egy pontban találkozik (ami mindig a háromszög belsejében helyezkedik el), ami a beírt kör középpontja. F O szögfelező a szemben fekvő oldalt két részre osztja, a szomszédos két oldal arányában, például, =. felezőmerőleges egy szakasz (oldal) felezőpontjába állított merőleges. z háromszög három felezőmerőlegese, mindegyik egy-egy oldal felezőpontjába állítva, egy K pontban találkozik, ami a háromszög köré írt kör (körülírt kör) középpontja. N M K L Tétel: z a szakasz, aminek végpontjai egy háromszög két oldalának felezőpontjai:
M N a) Párhuzamos a harmadik oldallal. b) Hossza a harmadik oldal hosszának a fele. erékszögű háromszögek Tétel: gy derékszögű háromszög átfogójának a felezőpontja egyenlő távolságra van mindhárom csúcstól. Pitagorasz-tétel. gy derékszögű háromszög átfogójának négyzete egyenlő a két befogó négyzetének összegével. Tétel: Ha egy háromszög egyik oldalának a négyzete egyenlő a másik két oldal négyzetösszegével, akkor ez a háromszög derékszögű. Tétel: Ha egy háromszög leghosszabb oldalának négyzete nagyobb, mint a másik két oldal négyzetösszege, akkor ez a háromszög tompaszögű. Tétel: Ha egy háromszög leghosszabb oldalának négyzete kisebb, mint a másik két oldal négyzetösszege, akkor ez a háromszög hegyesszögű háromszög. Tétel: ( háromszög-egyenlőtlenség): gy háromszög bármely két oldalának összege nagyobb, mint a harmadik oldal. Tétel: Ha egy háromszög két oldala egyenlő egy másik háromszög két oldalával, de a két oldal által közbezárt szög az első háromszögben nagyobb, mint a másodikban, akkor az első háromszög harmadik oldala nagyobb, mint a második háromszögé. Tétel: Ha egy háromszög két oldala egyenlő egy másik háromszög két oldalával, de az első háromszög harmadik oldala nagyobb, mint a második háromszögé, akkor a két oldal által közbezárt szög az első háromszögben nagyobb, mint a másodikban. rányosság és hasonlóság Hasonló háromszögek: Posztulátum: Ha egy háromszög két szöge egyenlő egy másik háromszög két szögével, akkor a két háromszög hasonló. Tétel: Ha egy háromszög egyik szöge egyenlő egy másik háromszög egyik szögével, és a szöget közrezáró oldalak aránya megegyezik, akkor a két háromszög hasonló. Tétel: Ha két háromszög oldalainak aránya megegyezik, akkor a két háromszög hasonló. Tétel: Háromszögek hasonlósági tétele: Ha egy háromszög egyik oldalával párhuzamos egyenes elmetszi a háromszög másik két oldalát, akkor ez az egyenes arányosan osztja a háromszög oldalait. Következmény: Ha három párhuzamos egyenes két metszővel találkozik, akkor a párhuzamosok ugyanolyan arányban osztják a metsző egyeneseket. Tétel: Szögfelező-tétel: Ha egy félegyenes felezi egy háromszög szögeit, akkor a szemközti oldalt a két szomszédos oldal arányában osztja fel. Mértani közép: Két szám, x és z mértani közepe úgy van definiálva, hogy: x y = y z és y-t x és z mértani közepének hívjuk. Tétel: Ha egy derékszögű háromszögben berajzoljuk az átfogóhoz tartozó magasságot, akkor két, egymáshoz és az eredeti háromszöghez egyaránt hasonló háromszög keletkezik. 1. következmény: Ha egy derékszögű háromszögben berajzoljuk az átfogóhoz tartozó magasságot, akkor a magasság hossza a mértani közepe az átfogón keletkező két szakasznak.
2. következmény: Ha egy derékszögű háromszögben berajzoljuk az átfogóhoz tartozó magasságot, akkor mindkét befogó a mértani közepe a teljes átfogónak és az átfogón keletkező, vele szomszédos szakasznak. Kapcsolat az általános háromszög oldalhosszai között: Általános esetben ( bármely háromszögben ): c² = a² + b² 2ab cos, trapéz olyan négyszög, aminek van két párhuzamos oldala. M N Itt //. párhuzamos oldalakat a trapéz alapjainak, a másik kettőt (-t és -t) pedig a trapéz szárainak hívjuk. z MN szakaszt, ami a szárak felezőpontjait, M-t és N-t köti össze, a trapéz középvonalának hívjuk. trapéz középvonala egyenlő a két alap összegének a felével: + MN = 2 és párhuzamos is velük: MN // //. Síkbeli alakzatok hasonlósága. Háromszögek hasonlóságának feltételei Háromszögek hasonlóságának feltételei. Két háromszög hasonló, ha: ha minden szögük megegyezik; minden oldaluk aránya megegyezik; ha az egyik háromszög két oldalának aránya megegyezik a másik háromszög két oldalának arányával, és az általuk közbezárt szögek is egyenlők. Két derékszögű háromszög hasonló, ha: befogóik aránya megegyezik; az egyik háromszög egyik befogójának és átfogójának aránya megegyezik a másik háromszög befogójának és átfogójának arányával; az egyik háromszög két szöge egyenlő a másik háromszög két szögével. Hasonló alakzatok területének aránya megegyezik a megfelelő szakaszaik arányának négyzetével (például, az oldalakéval). Így, a háromszögek területének aránya megegyezik átmérőik (vagy sugaraik) arányának négyzetével. KÖRÖK kör egy rögzített ponttól egyenlő távolságra lévő pontok halmaza. rögzített pontot a középpontnak, a ponttól való távolságot pedig a sugárnak hívjuk. középpontot a kör egy pontjával összekötő szakaszt is sugárnak hívjuk. kör két pontját összekötő szakaszt húrnak hívjuk. középponton áthaladó húrt átmérőnek hívjuk.
kör átmérője a sugár kétszerese. Ha egy sokszög köré egy kört rajzolunk úgy, hogy a sokszög csúcsai rajta vannak a körön, akkor ezt a sokszög körülírt körének hívjuk. Ha egy sokszöget rajzolunk egy körbe úgy, hogy a sokszög csúcsai rajta vannak körön, akkor azt mondjuk, hogy a sokszög a körbe van írva. Érintők gy kör érintője egy olyan, a körrel azonos síkon elhelyezkedő egyenes, aminek pontosan egy metszéspontja van a körrel, amit érintési pontnak hívunk. Tétel: Ha egy egyenes érint egy kört, akkor az érintési pontba húzott sugár merőleges az érintőre. Tétel: Ha egy egyenes a kör egyik sugarát a végpontjában merőlegesen metszi, akkor az egyenes érinti a kört. z olyan egyenest, ami két, azonos síkon elhelyezkedő kört egyszerre érint, közös érintőnek hívjuk. Ívek gy kör középponti szöge egy olyan szög, aminek a csúcspontja a kör középpontja. Minden középponti szöghöz két körív, egy nagyobb és egy kisebb tartozik (kivéve az egyenes szög esetét, amikor a két körív éppen egyenlő). Ha nem jelöljük másként, akkor a kisebb körívet szokás a középponti szöghöz tartozónak venni.
gy kis ív nagysága megegyezik középponti szögének nagyságával. Ívek és húrok Tétel: gybevágó körökben, vagy ugyanabban a körben: i) gyenlő ívekhez egyenlő húrok tartoznak. ii) gyenlő húrokhoz egyenlő ívek tartoznak. Tétel: gy átmérő, ami merőleges egy húrra, felezi a húrt és a hozzá tartozó ívet. Tétel: gybevágó körökben, vagy ugyanabban a körben: i) középponttól egyenlő távolságra lévő húrok egyenlők. ii) gyenlő húrok egyenlő távolságra vannak a középponttól. Szögek és szakaszok kerületi szögek olyan szögek, amelyeknek a csúcsa a körön helyezkedik el, szárai pedig a kör húrjai. Tétel: gy kerületi szög fele az azonos ívhez tartozó középponti szögnek. Következmény: z azonos ívhez tartozó kerületi szögek egyenlők. Következmény: Ha egy négyszöget írunk egy körbe, akkor a négyszög szemközti szögei egymás kiegészítő szögei. Következmény: z átmérőhöz tartozó kerületi szög derékszög. Tétel: gy érintő és az érintési pontból induló húr által meghatározott szög fele húr által meghatározott ív mértékének. Tétel: Két, egymást a kör belsejében metsző húr által meghatározott szög mértéke fele az általuk meghatározott ívek összegének. Szögek és szakaszok Tétel: Ha két húr metszi egymást egy kör belsejében, akkor az egyik húron keletkező szakaszok szorzata megegyezik a másik húron keletkezett szakaszok szorzatával. Tétel: Ha egy körhöz egy külső pontból két metsző egyenest húzunk, akkor az egyenesek metszéspontja és a körrel közös pontjaik közti szakaszok szorzata állandó. Tétel: Ha egy körhöz egy külső pontból egy érintőt és egy szelőt is húzunk, akkor az érintő hosszának négyzete megegyezik a külső metszéspont és a körrel közös pontok által meghatározott szakaszok szorzatával (az előbbi tétel határesete). S S T S S S = S S S S = S S S S = ST 2 z érintő tulajdonságai. gy, a körön kívül elhelyezkedő pontból két érintő húzható a körhöz, hosszaik megegyeznek.
Kerületi szög egy olyan szög, amit két, egy közös pontból induló húr határoz meg. Kapcsolat a kör elemei között. gy kerületi szög fele az azonos ívhez tartozó középponti szögnek. Minden, azonos ívhez tartozó kerületi szög egyenlő. ármely kerületi szög fele annak az ívnek, amihez tartozik. ármely, egy átmérőhöz tartozó kerületi szög derékszög. x O K K 2x O gy húr és egy érintő szöge is kifejezhető. Ha az érintő áthalad a húr végpontján, akkor az általuk bezárt szög mértéke egyenlő a húrhoz tartozó körív mértékének a felévell, ha az érintő a húr tartóegyenesét a körön kívül metszi, akkor a közrezárt szög mértéke a húr végpontjai és az érintési pont által meghatározott körívek mértékének fél különbsége. Θ Θ Két, egy külső ponton áthaladó szelő által bezárt szög fele a két kimetszett ív különbségének. O 1 2 ( ) Ê = + Speciális esetek Ptolemaiosz-tétele: Legyen egy beírt négyszög! kkor + = (, az átlók) Tétel (Simson-egyenes): egy háromszög és P pont (ami nem, vagy ) rajta van a körülírt körén. kkor a P pontból, és oldalakra (vagy meghosszabbításukra) bocsátott merőlegesek talppontjai egy egyenesbe esnek.
R P S T uler-tétele ( kilenc pont köre): ármely háromszögben meghatározható egy olyan kör, ami áthalad a háromszög oldalfelező pontjain, a magasságok talppontjain és a csúcsokat a magasságponttal összekötő szakaszok felezőpontjain. Z P M H L Q R K eva-tétele: Legyen egy háromszög, és P, Q, R pontok rendre a,, egyeneseken. kkor az P, Q és R egyenesek akkor és csakis akkor találkoznak egy pontban, ha: P Q R P Q R =1 Menelaosz-tétel: Legyen egy háromszög és P, Q, R pontok a rendre,, egyeneseken. kkor a P, Q, R pontok akkor és csakis akkor helyezkednek el egy egyenesen, ha: P Q R P Q R = 1 Gyakorlatok 1. Feladat lenti ábra szerint, találjuk meg az α + β + γ + δ összeget a két párhuzamos egyenes között.
β α γ δ α + β + γ + δ =3π 2. Feladat Legyen M az ( > ) háromszög oldalának felezőpontja és legyen L az csúcsnál lévő szög szögfelezője. z M-ből induló, L-re merőleges 1 egyenes az oldalt pontban metszi. izonyítsuk be, hogy = ( + )! 2 M L P M egyenes az egyenest K pontban metszi. Így az K háromszög egyenlőszárú =K. Rajzoljuk be a P egyenest úgy, hogy P//(P a pont, ahol az egyenes metszi K-t). M háromszög egybevágó MP háromszöggel =P. PK = P PK háromszög egyenlőszárú P = K =P=K =K=+K =+ =+- 2=+ = ½ (+) K 3. Feladat gy négyzetben (az ábra szerint), α = π 12. izonyítsuk be, hogy szabályos háromszög! α α Rajzoljuk be a F egyenlőszárú háromszöget, ahogy az ábra mutatja.
= ( egyenlőszárú háromszög) π π = = (1) és = ( = ) (2), aztán 2 12 F és is egyenlőszárú háromszög, ezért F a szakasz felezőmerőlegese. F = π 2 a = π 2 π 12 = 5π ( 3 ) 12 z (1) és (3) állításból = F = = F = = (4) (2) és (4) állítás szerint az háromszög szabályos háromszög. α α F 4. Feladat (Kanadai Matematikai Olimpia, 1975). z ábrán,,, négy pont egy körvonalon és P, Q, R, S szintén a körvonalon helyezkedik el, ezek rendre az ΑΒ,,, ívek felezőpontjai. izonyítsuk be, hogy PR merőleges QS-re! P S T O Q Legyen PR és QS metszéspontja T, és legyen O a kör középpontja. + + + = 2π 2P + 2Q + 2R + 2S = 2π ( P + Q) + ( R + S ) = π PQ + RS = π (1) PST ( ) 1 ( ) 1 π PTS = π PST + SPT = π POQ + ROS = π π = 2 2 2 R
Így QS és PR merőlegesek egymásra. 5. Feladat gy háromszög beírt köre az oldalt pontban érinti. Mutassuk meg, hogy = 1 2 ( + )! ocsássunk merőlegest a kör középpontjából a háromszög oldalaira. I = + = + = + = F + = ( F) + F = + F + = +2 = 1 ( + ) 2 6. Feladat egy paralelogramma. és Z pontok rendre az és oldalán helyezkednek el úgy, hogy Z=. H és F pontok rendre az és oldalán helyezkednek el úgy, hogy F=H. izonyítsuk be, hogy négyszög átlóinak metszéspontja megegyezik az FZH négyszög átlóinak metszéspontjával! ebizonyítjuk, hogy az FZH négyszög egy paralelogramma. ZF = H H = ZF (1) = Z, F = H ZH = F HZ = F (2) (1) és (2) együtt azt eredményezi, hogy FZH egy paralelogramma. (3) // = Z Z egy paralelogramma az és Z átlók metszéspontja legyen az O pont. H F Z O az szakasz felezőpontja O pont az paralelogramma átlóinak közös pontjai. Hasonlóan O az Z szakasz felezőpontja, így pont az FZH négyszög átlóinak is a közös pontja.
7. Feladat Legyen az háromszög ( < ) oldalának felezőpontja a pont! félegyenesen jelöljünk ki egy szakaszt úgy, hogy = 2. izonyítsuk be, hogy az -ből induló, az csúcsnál lévő szög szögfelezőjére merőleges egyenes átmegy a oldal felezőpontján. z -ből az csúcsnál lévő szög szögfelezőjére bocsátott egyenes az szakaszt Z pontban metszi, és a -ből az csúcsnál lévő szög szögfelezőjére bocsátott merőleges pedig H pontban metszi az oldalt. z H, Z háromszögek egyenlőszárúak Z =, H =. Z H = HZ = + = 2 + 2 HZ = 2 (1) H Z M H = H H = (2) Z = H HZ = = 2 2 Z = (3) 2 z (1) és (3) állításból HZ = Z. Így a H háromszögben Z a H oldal felezőpontja és Z // H. Z szakasz áthalad a oldal felezőpontján. 8. Feladat Legyen egy négyszög! gy egyenes (l), ami a és átlók felezőpontjait, H-t és F-t köti össze, az és oldalt és Z pontokban metszi. izonyítsuk be, hogy: = Z Z Rajzoljuk be az I és K egyeneseket, amik párhuzamosak a átlóval!
Z K I H F z I, H háromszögek illetve ZK, ZH háromszögek páronként hasonlóak = I Z K, = H Z H H=H, I = K = Z Z 9. Feladat dott egy háromszög, ahol 2 = +. izonyítsuk be, hogy az csúcsnál lévő szög szögfelezője merőleges a beírt és körülírt kör középpontját összekötő egyenesre. I O Legyen I és O rendre a beírt és körülírt kör középpontja. z I szögfelező a körülírt kört pontban metszi. (Ptolemaiosz-tétel) ( )( ) = ( )( ) + ( )( ) = ( )( + ) = ( ) 2( ) ( ) = 2 ( ). Továbbá = I ( I = I ) ( ) =2(I) I az szakasz felezőpontja OI merőleges -re. 10. Feladat Legyen egy paralelogramma. gy kör, ami áthalad ponton is, az, oldalakat és az átlót rendre a ', ', ' pontokban metszi. izonyítsuk be, hogy: (')() + (')() = ()(')
' ' ' ''' (Ptolemaiosz-tétel) ( ')('') + (')('') = (')(') (1) ''' és hasonlóak ' = '' = '' '' = '' (2), '' = '' (3) (1), (2), (3) ( ')() + (')() = ()(') 11. Feladat dott egy háromszög úgy, hogy = 2θ. Legyen I az háromszög beírt körének középpontja. Ha + I =, határozzuk meg a csúcsnál lévő szöget θ függvényében. θ θ I I az csúcsnál lévő szög szögfelezője I = I = θ Jelöljük be a pontot az egyenesén úgy, hogy = I. I egy egyenlőszárú háromszög I = I. θ szög az I háromszög egyik külső szöge: I = 1 2 θ (1) + I =, = I = + = I = I I = I I = I = 1 2 θ =2 I = θ
12. Feladat Legyen egy konvex négyszög úgy, hogy >90 o, >90 o. Legyen az a pont, ahol az egyenes metszi az vel párhuzamos, -n keresztül húzott egyenest, illetve legyen F a egyenes és a vel párhuzamos, ponton keresztül húzott egyenes metszéspontja. izonyítsuk be, hogy F párhuzamos -vel! Legyen P pont az és átlók metszéspontja! P F P PF F // F PF P = = (1) P P P P // P P = = (2) P P (1) (2) P P PF P P PF = = (a Thalész-tételből) //F P P P P P P 13. Feladat Legyen négyszög egy paralelogramma és P pont egy pont a belsejében úgy, hogy P + P = 180 o. izonyítsuk be, hogy P = P. Rajzoljunk egy, az -vel párhuzamos ST egyenest a P ponton át, ami illetve oldalakkal rendre a T és S pontokban találkozik. Hosszabbítsuk meg -t Q pontig úgy, hogy TQ=. Hosszabbítsuk meg -t R-ig úgy, hogy SR=. XP négyszög egy paralelogramma. ( //= PX) z PX négyszög egy parallelogramma ( //= PX) Y S P T R X Q PY = XP, YP = PX, mivel egyállású szögek. P = PY + Y P = XP + PX = X.
o P + X = 180 PX egy húrnégyszög (kör írható köré). P = XP (azonos húrhoz tartozó kerületi szögek) XP = XQ (váltószögek), XQ = P (egyállású szögek) P = P 14. Feladat dott háromszög és M pont, a oldal felezőpontja. Tegyük fel, hogy M = és M = 15 o. Határozzuk meg -t! Legyen O az M háromszög körülírt körének középpontja! M = M = θ MO = 30 o. M = M a kör (O,O) érintője. Legyenek, pontok a, M pontokból O-re bocsátott merőlegesek talppontjai! OM M =, =2M =2M=OM=O O egy téglalap. 2 O θ 15 0 M θ O = 45 o 0 = 45 0 0 = = = 45 15 = 30 0 15. Feladat dott egy XY egyenes és rajta az, pontok, ebben a sorrendben úgy, hogy = 2. Szerkesszük meg az XY egyenes ugyanazon oldalán az és szabályos háromszögeket! és egyenesek a Z pontban metszik egymást, a és egyenesek pedig G pontban. G = 2 G. izonyítsuk be, hogy( ) ( )
G = = 60 o ( és szabályos háromszögek) // (1) = = = (2) 2 2 ( 1) ( 2) // = az Z szakasz felezőpontja és a Z szakasz 2 felezőpontja. és az Z háromszög súlyvonalai Z G az Z háromszög súlypontja G = 2G. Z 16. Feladat dott egy háromszög és a és pontok úgy helyezkednek el rendre az és oldalakon, hogy =. Legyen M a szakasz felezőpontja, P pedig a oldal felezőpontja. izonyítsuk be, hogy PM párhuzamos az csúcsnál lévő szög szögfelezőjével! H Z M G K P X ocsássunk merőlegeseket a, pontokból az X szögfelezőre! (lásd az ábrán) G egy egyenlőszárú háromszög (H a szögfelezője és magassága is) H súlyvonal is egyben H=HG. G H a G szakasz felezőpontja, M a szakasz felezőpontja HM // = (1) 2 K Hasonlóan bizonyítjuk, hogy ZP // = (2) 2 HM // és ZP // HM // ZP (3) ( 1) ( 2)
K, G egyenlőszárú háromszög =K és =G = K G = GK = GK K + K = G+ K K = G (4) () 1 ( 2) ( 3) ( 4) HM // = ZP HMPZ egy paralelogramma HZ = MP PM // X 17. Feladat dott két pont, és egy átmérőjű félkörön (c). Szerkesszük meg az paralelogrammát! izonyítsuk be, hogy és egyenesek párhuzamosak! Rajzoljuk be a és egyeneseket, H pontot, a és metszéspontját, valamint G pontot, és metszéspontját! O az átmérő = 90 o G, // G a háromszög magassága. Hasonlóan H a háromszög magassága. zért, G, H a háromszög két magassága a háromszög magasságpontja 18. Feladat Legyen adott egy egyenlőszárú háromszög és a körülírt köre (c). M a ív felezőpontja. Helyezzünk el egy tetszőleges K pontot a oldalon, és szerkesszünk merőlegest az MK-ra a K ponton keresztül, ami az és szárakat rendre a és pontban metszi. izonyítsuk be, hogy K=K. H G Z O M M M M = = M a szakasz felezőmerőlegese M átmérő M = M = 90 MK és M az MK négyszög húrnégyszög (kör írható kör) MK = MK (1) M K
MK és M az MK négyszög húrnégyszög MK = MK (2). M = M M = M (3) (1), (2), (3) MK = MK, ezért MK az M egyenlőszárú háromszög magassága és súlyvonala is egyben K = K. 19. Feladat Legyen háromszög olyan, hogy = 60, = 40 és O pont a 0 0 háromszög belsejében úgy, hogy O = 20 és O = 30. izonyítsuk be, hogy: (i) O = (ii) O = O K 40 20 O Legyen K pont az egyenesen úgy, hogy: K= K szabályos háromszög. O = 30 O szögfelező O magasság és a K szakasz felezőmerőleges O=OK (1). z OK egyenlőszárú háromszögből OK = OK = 40 K = 180 K + KO + O = 80 K ( ) O O = 180 ( O + O) = 80 O = O O egyenlőszárú háromszög O = (2) z és K háromszögek egybevágóak (=K, OK = = 40, O = = 80 ) = (3) 10 30 (2) és (3) állításból O = O O = O = 70. O egyenlőszárú háromszög O = O = 10, O = O = 10 O = O O egy egyenlőszárú háromszög, így O = O c ( ) 20. Feladat dott két kör ( ), a K és L középpontokkal rendre. két kör az és 1 c 2 pontokban metszi egymást úgy, hogy K L. Legyen pont a ( c1 ) körön! Továbbá az és egyenesek a ( kört rendre a Z és H pontokban metszik. izonyítsuk be, hogy ZH a ( ) c 2 c 2 kör átmérője! )
X Y Z K L H Rajzoljuk be az LZ, L, L, LH sugarakat! z LZ, L és LH háromszögek egyenlőszárúak. z L egyenes érinti a ( ) 1 c kört (L K). Legyen ZL=2a, Z=2b és LH=2c. X = 90 - a (húr és érintő). =90 -a, L=90 b és LH=90 -c + L + LH = 180, a + b + c = 90. zért 2a + 2b + 2c = 180, így Z, L, H pontok egy egyenesbe esnek.