Текст
                    

ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ в 7-9 классах Пособие для учителей 7-е издание Москва «Просвещение» 2009
УДК 372.8:514 ББК 74.262.21 И 39 Авторы: Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, Ю А Глазков, В. Б. Некрасов, И И. Юдина Рецензенты учитель школы Л» 8 1 Москвы И В. Малышева, учитель школы-гимназии № 67 Москвы Л И. Звавич Изучение геометрии в 7—9 классах. Пособие для И39 учителей / [ Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, Ю. А. Глазков и др. |.— 7-е изд.— М. Просвещение, 2009.— 255 с. : ил.— ISBN 978-5-09-021736-1. Пособие предназначено для учителя, который преподает геометрию в 7—9 классах по учебнику авторов Л С. Атанасян. В Ф Буп зов. С. Б. Кадомцев, Э Г Позняк. И. И Юдина Оно написано в соответствии с методической концепцией этого учебника, полностью соответствует ему как по содержанию, так и по структуре Пособие бу 1ет полезно в первую очередь начинающему учителю. УДК 372.8:514 ББК 74.262.21 ISBN 978-5-09-021736-1 Издательство Просвещение >. 1997 • Художественное оформление. П лато лк1-тп<1
ПРЕДИСЛОВИЕ Книга содержит комментарий к теоретическому и заданному ма териалу и методические реко- мендации по проведению уроков по теме каждого параграфа В самом начале комментариев и рекомендаций к данному параг рафу говорится о назначении этого параграфа. Далее внимание учителя обращается на те или иные моменты, связанные с изуче- нием теоретического материала и решением задач. Для наибо- лее сложных теорем курса даны примерные планы проведения их доказательств. Эти планы рекомендуется записать на доске и в тетрадях, чтобы учащиеся смогли лучше усвоить логику рас- суждений как при изучении теоретического материала в классе, так и при домашней работе с учебником Указаны теоремы, ко- торые можно предложить учащимся проработать самостоятель- но по учебнику. При изучении курса геометрии решению задач должно быть уделено большое внимание. Все новые понятия, теоремы, свой- ства геометрических фигур, способы рассуждений должны усва- иваться в процессе решения задач. На решение задач следует отводиль в среднем не менее половины каждого урока. Достиже- нию этой цели способствует большое количество и разнообразие задач, содержащихся в учебнике. Основными являются задачи к каждому параграфу. Среди них в начале курса значительную роль играют практические задания (начертить ту или иную фи- гуру, измерить те или иные отрезки или углы и т. д.). Дополни- тельные задачи к каждой главе имеют двоякое назначение: для основной работы, если задач к какому-го параграфу главы ока жется недостаточно, и для повторения материала данной главы. Более трудные задачи можно использовать для внеклассной ра- боты. По каждому классу в учебнике приведены задачи повы шенной трудности. Они не являются обязательными и предназ- начены для индивидуальной работы с учащимися, проявляющи- ми особый интерес к математике. Их можно использовать также в кружках и на факультативных занятиях. Помимо задач учебника, можно использовать упражнения, предложенные в данной кнюе. Среди них есть задачи по гото- вым рисункам, которые могут помочь подвести учащихся к но- вым понятиям и утверждениям, а также задачи для лучшего ос- мысления и усвоения изученного материала, для подготовки к самостоятельной или контрольной работе Даны образцы воз- можного оформления решения задач К каждому параграфу даны рекомендации по распределению задач для работы в классе и дома. В домашних заданиях наряду с номерами пунктов учебника и номерами задач указаны номера вопросов для повторения к соответствующей главе. Предполага- ется, что при подготовке к уроку учащийся должен найти ответы 3
на эти вопросы в указанных пунктах учебника. Такой подход формирует умение самостоятельно работать с учебником. Комментарии и рекомендации к каждому параграфу завер ш а юте я формулировкой основных требований, которые предъяв ляются к учащимся после изучения данного параграфа. Требо вания относятся как к знанию теоретического материала, так и к умению решать задачи и соответствуют принятым стандартам образования. По каждой теме в книге приведены примерные самостоятель- ные и контрольные работы, указано назначение самостоятель ных работ (обучающая или проверочная) Представлены карточки для устного опроса учащихся по ма- териалу каждой главы. Их можно использовать как в текущем, так и в итоговом контроле знаний и умений учащихся Объем вопросов каждой карточки учитель может менять в зависимости от цели опроса и времени, отведенного на опрос. Книга содержит также рекомендации по проведению уроков вводного и итогового повторения В заключение рекомендаций к каждой главе даны решения отдельных задач этой главы, а также комментарии и указания к некоторым задачам. Их назначение— показать либо образцы рассуждений, либо примерное оформление решения. В соответствии со структурой основного учебника по каждо- му классу в конце даны решения либо комментарии и указания к решению отдельных задач повышенной трудности. Как известно, в официальных программах по математике для общеобразовательных учреждений (М. Просвещение, 1994) те- матическое планирование учебного материала для основной школы составлено в двух вариантах, рассчитанных на различное число учебных часов в неделю. В настоящей книге за основу принят второй вариант тематического планирования учебного материала, согласно которому на изучение геометрии отводится в VII классе — 2 часа в неделю, всего 68 часов; в VIII классе—I полугодие — 3 часа в неделю, II полугодие — 2 часа в неделю, всего 84 часа: в IX классе - 2 часа в неделю, всего 68 часов. В соответствии с этим по каждому параграфу указано при мерное количество отводимых на него уроков. В конце книги в виде приложения дано примерное распреде- ление уроков по главам и параграфам учебника как по второму, так и по первом) вариантам почасового планирования Учителю следует иметь в виду, что все рекомендации, приве денные в книге, являются примерными, их не нужно рассматри вать как обязательные. В зависимости от степени подготовленно сти и уровня развития учащихся конкретного класса учитель мо жет и должен вносить коррективы как в методику проведения урока, так и в подбор заданий для классной, самостоятельной и домашней работы.
VII КЛАСС ГЛАВА I Начальные геометрические сведения (10 ч) В первой главе рассматривают- ся простейшие геометрические фигуры — точка, прямая, отре- зок, луч, угол, вопрос сравнения и измерения отрезков и углов, вводятся понятия смежных и вертикальных углов, перпендику- лярных прямых Введение основных понятий опирается на наглядные пред- ставления и на тот опыт, который накоплен учащимися при изу- чении математики в I — VI классах. Понятие аксиомы в первых двух главах не вводится и сами аксиомы не формулируются в явном виде. Вместе с тем необходимые исходные положения, на основе которых изучаются свойства геометрических фигур, при- ведены в описательной форме уже в первой главе. Практические приложения геометрического материала, изло- женного в этой главе, раскрываются в пунктах "Провешивание прямой на местности», Единицы измерения Измерительные ин- струменты» и «Измерение углов на местности». Соответствую- щую практическую работу можно выполнить в удобное время учебного года. При решении задач этой главы следует прежде всего опи- раться на наглядные представления учащихся. § 1. Прямая и отрезок (1 ч) Назначение параграфа — систематизировать сведения о вза- имном расположении точек и прямых; рассмотреть свойство пря мой: через любые две точки можно провести прямую, и притом только одну; ввести понятие отрезка; рассказать о практическом проведении (провешивании) прямых на местности. Урок полезно начать с беседы о возникновении и разви тии геометрии, используя вводный текст учебника, приложение 3, а также дополнительную литературу, в том числе книгу 5
Г. И. Глейзера «История математики в школе > (М.: Просвете ние. 1982, 1983), статьи из Большой Советской энциклопедии и Детской энциклопедии. В беседе важно подчеркнуть, что геометрия возникла в ре зультате практической деятельности людей: нужно было соору жать жилища, храмы, проводить дороги, оросительные каналы, устанавливать границы земельных участков и определять их размеры Важную роль играли и эстетические потребности лю- дей: желание украсить свои жилища и одежду, рисовать карти ны окружающей жизни. Все это способствовало формированию и накоплению геометрических сведений. За несколько столетий до нашей эры в Вавилоне, Китае, Египте и Греции уже сущест- вовали начальные геометрические знания, которые добывались в основном опытным путем, но они не были еще систематизиро- ваны и передавались от поколения к поколению в виде правил и рецептов, например правил нахождения площадей фигур, объ емов тел, построения прямых углов и т. д. Не было еще доказа- тельств этих правил, и их изложение не представляло собой на учной теории. Первым, кто начал получать новые геометрические факты при помощи рассуждений (доказательств), был древнегреческий математик Фалес (VI в. до н. э.), который в своих исследованиях применял перегибание чертежа, поворот части фигуры и т. д„ т. е. го, что на современном геометрическом языке называется движением. Постепенно геометрия становится наукой, в которой боль- шинство фактов устанавливается путем вывода, рассуждении, доказательств. Попытки греческих ученых привести геометриче ские факты в систему начинаются уже с V в до н. э. Наиболь- шее влияние на все последующее развитие геометрии оказали труды греческого ученого Евклида, жившего в Александрии в III в. до н. э. Сочинение Евклида «Начала» почти 2000 лет слу- жило основной книгой, по которой изучали геометрию. В «Нача- лах» были систематизированы известные к тому времени геомет- рические сведения и геометрия впервые предстала как матема- тическая наука. Эта книга была переведена на языки многих народов мира, а сама геометрия, изложенная в ней, стала назы ваться евклидовой геометрией. Полезно подчеркнуть также, что в геометрии изучаются фор- мы, размеры, взаимное расположение предметов независимо от их других свойств: массы, цвета и т. д. Отвлекаясь от этих свойств и беря во внимание только форму и размеры предметов, мы приходим к понятию геометрической фигуры. Геометрия не только дает представление о фигурах, их свойствах, взаимном расположении, но и учит рассуждать, ставить вопросы, анализи- ровать, делать выводы, т. е. логически мыслить. В процессе беседы учитель может показать учащимся модели плоских и пространственных фигур и разъяснить различие меж- 6
ду ними. Такие фигуры, как отрезок, луч, прямая, угол, окруж ность, круг, треугольник, прямоугольник, являются плоскими, т е целиком укладываются на плоскости Раздел геометрии, изучающий свойства фигур на плоскости, называется планимет- рией (от латинского слова «планум» — плоскость и греческого -метрео' — измеряю). При изучении п. I нужно исходить из того, что учащиеся ша комы с понятиями точки и прямой, умеют их изображать, знают, как они могут быть расположены относительно друг друга Полезно напомнить, что прямая безгранична, а на рисунке изоб ражается только часть прямой. Следует обратить особое внима ние на обозначение прямых малыми буквами латинского алфа вита, так как раньше учащиеся обозначали прямую двумя боль шими буквами, соответствующими двум точкам, лежащим на прямой Вопрос о расположении точек относительно прямой отраба тывается при выполнении практического задания 1 учебника. Желательно, чтобы учащиеся усвоили, что на каждой прямой лежит сколько угодно (бесконечно много) точек и также беско- нечно много точек не лежиз на данной прямой Переходя к утверждению «через любые две точки можно про- вести прямую, и притом только одну„, нужно иметь в виду, что оно известно учащимся из предшествующего курса математики Перед формулировкой этого утверждения можно предложить за- дание на проведение прямых через данную точку, поставив при этом вопросы: можно ли через данную точку провести прямую? Сколько прямых можно провести через данную точку? Учащиеся должны сделать вывод, что через данную точку можно провести сколько угодно прямых Далее можно предложить провести прямую через две данные точки и ответить на вопрос: сколько таких прямых можно прове- сти? Получив ответ, полезно посоветовать учащимся найти в учебнике (п 1) формулировку соответствующего утверждения и отметить, что оно выражает неискривленность прямой, т. е. то свойство, которое отличает прямую от других линий (через две данные точки можно провести сколько угодно кривых линий, на- пример окружностей, а прямых — только одну). Различные случаи взаимного расположения двух прямых на плоскости желательно рассмотреть с помощью рисунков учебни ка, плакатов, транспарантов для графопроектора. Очень важно обратить внимание учащихся на рассуждение, приводящее к вы- воду: две прямые не могут иметь более одной общей точки. Сле- дует подчеркнуть учащимся, что логические рассуждения будут постоянно присутствовать при изучении геометрии. После этого учащиеся могут выполнить задания 2 и 3 и ответить на следую щие вопросы 1. Могут ли прямые ОА и АВ быть различными, если точка О лежит на прямой АВ? (Прямые О А и АВ не могут быть различ- 7
ними, так как обе они проходят через точки А и О, а через две точки проходит только одна прямая.) 2. Даны две прямые а и Ь, пересекающиеся в точке С, и точ ка D, отличная от точки С и лежащая на прямой а. Может ли точка D лежать на прямой Ь? (Точка D не может лежать на прямой Ь, так как две прямые не могут иметь двух общих точек.) Далее, используя рисунок 7 учебника, можно ввести понятие отрезка и предложить учащимся самостоятельно выполнить за дание 5. Материал п. 2 «Провешивание прямой на местности» целесообразно изложить в виде беседы, а на одном из последних уроков учебного года, которые отводятся на повторение, можно провести практическую работу на местности. Для проверки усвоения изученного материала полезно вы- полнить самостоятельную работу. Ее следует проводить в форме диктанта. Самостоятельная работа I Начертите прямую и обозначьте ее буквой Ь. а) Отметьте точку М, лежащую на прямой Ь. б) Отметьте точку N, не лежащую на прямой Ь. в) Используя символы Си $, запишите предложение «Точка М лежит на прямой Ь, а точка N не лежит на ней». 2. Начертите прямые а и Ь, пересекающиеся в точке М. На прямой а отметьте точку N, отличную от точки М а) Являются ли прямые MN и а различными прямыми? б) Может ли прямая Ь проходить через точку N? Ответы обоснуйте. Учащимся, проявляющим интерес к изучению геометрии, можно предложить следующие вопросы для самостоятельной работы: 1. Сколько точек пересечения могут иметь три прямые? Рас- смотрите все возможные случаи и сделайте соответствующие ри- сунки. 2. На плоскости даны три точки. Сколько прямых можно про- вести через эти точки так, чтобы на каждой прямой лежали хотя бы две из данных точек? Рассмотрите все возможные случаи и сделайте рисунки. 3. Укажите все отрезки, изобра- D женные на рисунке 1, с концами в Л ** обозначенных точках. / \ Дома: пп. 1, 2; вопросы 1—3 / \ (с. 25); практические задания 4, / Z\ \р 6, 7. / ---\ На первых уроках, комментируя / \ домашнее задание, следует пока- / \ зать учащимся на примерах вопро С Е сов 1—3 повторения, как находить Рис I на них ответы в тексте учебника 8
Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, сколько прямых можно провести через две точки, сколько общих точек могут иметь две прямые, какая фигура называется отрез- ком; уметь обозначать точки и прямые на рисунке, изображать возможные случаи взаимного расположения точек и прямых, двух прямых, объяснить, что такое отрезок, изображать и обо- значать отрезки на рисунке § 2. Луч и угол (1 ч) Назначение параграфа — напомнить учащимся, что такое луч и угол, ввести на наглядном уровне понятия внутренней и внешней областей неразвернутого угла, познакомить с различ- ными обозначениями лучей и углов. К уроку полезно подготовить таблицу (кодопозитив) с изобра- жением лучей и углов и шарнирную модель угла, изготовленную из деревянных реек или другого подходящего материала. Понятие луча можно ввести в процессе выполнения под руко водством учителя следующих заданий: 1. Проведите прямую а. а) Отметьте на ней точки 4, В и С так, чтобы точка А лежала между точками В и С. б) Назовите лучи, исходящие из точки А в) Отметьте на луче АВ точку D 2. Укажите все лучи, изображенные на рисунке 2: а) исходя щие из точек М и D; б) составляющие вместе с их общим нача- лом одну прямую. Далее можно предложить учащимся самостоятельно выпол- нить практическое задание 8 и перейти к изложению п. 4 < Угол», используя при этом заготовленную шарнирную модель угла. На модели показывается, из каких элементов состоит данная фшу ра, потом дается определение угла, вводятся различные спосо- бы его обозначения, понятия развернутого и неразвернутого уг- лов, внутренней и внешней областей неразвернутого угла. Затем можно выполнить практические задания 9, 10, II и устно отве- тить на вопросы 5 и 6. После этого можно предложить уча- щимся начертить неразвернутый угол hk, заштриховать его внут- реннюю область, провести луч /. исходящий из вершины и прохо дящий внутри этого угла, т е. луч, разделяющий угол hk на два угла По- лезно отметить, что если угол hk раз- N вернутый, то любой луч / исходящий X. из его вершины и не совпадающий с лучами h и k, также делит этот угол на ^*4 м D Е два угла - hl и Ik. Завершить урок мож- 1 * но выполнением практического зада- / ния 14 J р Дома пп. 3. 4; вопросы 4 — 6 (с. 25) ' практические задания 12, 13. Рис 2 9
Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, что такое луч, изображать и обозначать лучи, знать, какая геометрическая фигура называется углом, что такое сто- роны и вершина угла, уметь обозначать неразвернутые и раз- вернутые углы, показать на рисунке внутреннюю область нераз- вернутого угла, проводить луч, разделяющий угол на два угла § 3. Сравнение отрезков и углов (1 ч) Назначение параграфа — ввести одно из важнейших геомет- рических понятий — понятие равенства фигур, в частности ра- венства отрезков и углов, научить учащихся сравнивать отрезки и углы, ввести понятия середины отрезка и биссектрисы угла. Понятие равенства геометрических фигур вводится на основе понятия наложения. Разумеется, учащиеся VII класса должны воспринимать это понятие так, как мы его наглядно представля- ем, а не как отображение плоскости на себя, свойства которого выражены в аксиомах. Поэтому при введении понятия равенства фигур желательно использовать модели различных плоских фи- гур (знакомых учащимся из курса математики I VI классов), для которых можно установить равенство непосредственным на- ложением одной фигуры на другую, а также плакат с фигурами Ф, и Ф2, аналогичный рисунку 19 учебника, и кальку, с помощью которой учитель может показать процесс наложения одной фигу- ры на другую, описанный в учебнике. При изучении п 5 следует обратить внимание учащихся на то, что задача сравнения фигур (их форм и размеров) является одной из основных задач в геометрии. На практике сравнить на ложением две небольшие плоские фигуры вполне возможно, а вот два очень больших стекла, а тем более два земельных участ ка практически невозможно. Это приводит к необходимости иметь какие-то правила сравнения двух фигур, позволяющие сравнить некоторые их размеры и по результатам этого сравне- ния сделать вывод о равенстве или неравенстве фигур. Полезно предложить учащимся сравнить несколько отрезков, изображенных на доске, среди которых есть равные (с помощью кальки, бечевки или циркуля). Затем ввести понятие середины отрезка и решить задачи 19. 20. При сравнении углов, полезно использовать транспаранты На двух пленках изображаются углы и с помощью графопроек тора показывается, как равные углы можно совместить наложе- нием. Выполнение заданий 21 и 22 позволяет лучше усвоил ь по- нятия ^больше», меньше», <равно» для углов, а также понятие биссектрисы угла Для проверки усвоения нового материала можно провести самостоятельную работу (в форме диктанта). 10
Самостоятельная работа 1. На луче й с началом в точке О отложите отрезки (JA и ОВ так, чтобы точка А лежала между точками О и В. Сравните от резки ОА и ОВ и запишите результат сравнения. 2. Начертите неразвернутый угол АВС и проведите какой-ни- будь луч BD, делящий этот угол на два угла. Сравните углы АВС и ABD. АВС и DBC и запишите эти результаты срав нения. При наличии времени проверку работы можно провести на этом же уроке с помощью графопроектора. Дома: пп. 5. 6; вопросы 7—II (с. 25); задачи 18, 23. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, какие геометрические фигуры называются равными, какая точка называется серединой отрезка, какой луч называется биссектри сой угла; уметь сравнивать отрезки и углы и записывать резуль тат сравнения, отмечать с помощью масштабной линейки сере- дину отрезка, с помощью транспортира проводить биссектрису угла. § 4. Измерение отрезков (2 ч) Назначение параграфа — ознакомить учащихся с процедурой измерения отрезков, ввести понятие длины отрезка и рассмот- реть свойства длин отрезков, ознакомить учащихся с различны- ми единицами измерения и инструментами для измерения от резкое Приступая к изучению параграфа, полезно напомнить уча щимся, что в повседневной жизни нам часто приходится сталки ваться с измерением длин высот, расстояний С точки зрения геометрии мы имеем в таких случаях дело с измерением отрез ков После этого можно рассказать о процедуре измерения от- резков. Необходимо, чтобы у учащихся сформировалось четкое пред- ставление о том, что при выбранной единице измерения каждому отрезку соответствует определенное положительное число, кото- рое и выражает длину отрезка Это число показывает, сколько раз единица измерения и ее части укладываются в измеряемом отрезке. Затем полезно напомнить учащимся известные им единицы измерения отрезков, подчеркнув при этом, что единица измере- ния, в частности миллиметр, сантиметр или метр, есть некоторый отрезок. Решив устно задание 26, можно далее выполнить задание 27, записав решение в тетрадь. 11
д В Возможное оформление решения задачи OK h И С ОС = 2АВ. ON=±AB, Рис. 3 ОК—— АВ (рис. 3) В процессе выполнения задания 27 полезно обратить внимание учащих- ся на тот факт, что если за единицу измерения принять отрезок АВ, то ОС = 2. ON = ±. ОК = ^. На свойства длин отрезков можно решить задачи ЗП и 31 (б). Для закрепления изученного материала полезно выполнить следующие задания с необходимыми краткими записями на до- ске и в тетрадях учащихся: 1. Дан луч h с началом в точке О, B£h, A£h, О — В —А (эта запись означает, что точка В лежит между точками О и Л) а) Какой из отрезков ОВ или О А имеет большую длину? б) Най дите АВ, если 04 = 72 см, OS = 4,2 дм. 2. Начертите прямую а и отметьте точку А, не лежащую на этой прямой. С помощью масштабной линейки и циркуля отметь- те на прямой а точку М, удаленную от точки А на расстояние 3 см. (Следует обратить внимание учащихся на то, что задача может иметь одно или два решения, а может и не иметь реше- ний.) 3. № 29 учебника. 4. Начертите отрезок CD, равный 5 см. С помощью масштаб- ной линейки отметьте на прямой CD точку М. такую, что СМ = 2 см. а) Сколько таких точек можно отметить на прямой CD? б) Какова длина отрезка MD? Рассмотрите все возможные случаи. После выполнения этих заданий полезно решить задачу 32. Возможное оформление решения задачи Дано: А£а, В£а, С£а, АВ= 12 см, ВС=13,5 см. Найти: АС. Решение. На прямой а отложим отрезок АВ, а затем отре- зок ВС Возможны два случая а) Точки Л и С лежат по разные стороны от точки В (сделать рисунок) В этом случае АС= АВ±ВС = 12 см 4-13,5 см = 25,5 см. 6) Точки Л и С лежат по одну сторону от точки В (сделать рисунок). В этом случае АС = ВС — АВ= 13,5 см— 12 см = 1,5 см 12
Ответ: ЛС = 25,5 см или АС = 1,5 см Далее можно провести беседу с учащимися о единицах изме рения и измерительных инструментах, применяемых на практи ке, используя при этом п. 8 учебника и те факты, которые изве стны учащимся из опыта. Задачу 36 полезно предложить учащимся решить самостоя- тельно, а тем, у кого она вызовет затруднения, можно воспользо- ваться решением, приведенным в учебнике. В классе также же- лательно рассмотреть задачи 34 и 38. В плане индивидуальной работы с учащимися, проявляющи- ми интерес к изучению геометрии, можно использовать задачи 39, 40, а всему классу можно предложить практические задания 24, 25, 28 и задачу 35. Проверку усвоения свойств длин отрезков можно осущест- вить с помощью следующей самостоятельной работы: Самостоятельная работа Вариант I 1. На прямой Ь отмечены точки С, D и Е так, что CD = 6 см, DE = 8 см. Какой может быть длина отрезка СЕ? (СЕ= 14 см или СЕ = 2 см.) 2. Точка М— середина отрезка АВ, МВ = 4,3 дм. Найдите длину отрезка АВ в миллиметрах. Вариант II 1. На прямой m отмечены точки А, В и С так, что АС= 12 см, АВ = 8 см. Какой может быть длина отрезка ВС? (ВС = 20 см или ВС = 4 см.) 2. Точка Р — середина отрезка MN Найдите длину отрезка PN в метрах, если MN=14 дм. Вариант III (для более подготовленных учащихся) I. Даны отрезок CD и точка М, причем CD—17 см, СМ = 13 см, DM =5 см. Лежит ли точка М на отрезке CD? 2. На прямой Ь отмечены последовательно точки С, D, Е и F так, что CD = EF. Расстояние между серединами отрезков CD и EF равно 12,4 см. Найдите расстояние между точками С и Е. Дома: пп. 7, 8; вопросы 12—13 (с. 25); задачи 31(a), 33, 37 Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, что при выбранной единице измерения длина любого данного от- резка выражается определенным положительным числом; уметь измерить данный отрезок с помощью масштабной линейки и вы- разить его длину в сантиметрах, миллиметрах, метрах, находить длину отрезка в тех случаях, когда точка делит данный отрезок на два отрезка, длины которых известны, решать задачи типа 30, 31, 32, 33. 35, 37. 13
§ 5. Измерение углов (1 ч) Назначение параграфа — ввести понятие градусной меры уг- ла и рассмотреть свойства градусных мер углов: ввести понятия острого, прямого и тупого углов; ознакомить учащихся с прибо- рами для измерения углов на местности. На уроке желательно иметь демонстрационный транспортир Учителю нужно иметь в виду, что учащиеся уже знакомы с измерением углов с помощью транспортира и поэтому желатель- но опираться на имеющийся у них опыт. Следует подчеркнуть, что измерение углов проводится аналогично измерению отрез- ков. Эта аналогия должна быть показана учащимся, при этом нужно отметить, что в отличие от длины отрезка, которая может выражаться как угодно большим числом, градусная мера угла не превосходит 180°. После выполнения практических заданий 41, 42 можно решить задачи 45. 46, 47(a), 48 на свойства градусных мер углов. Решения задач 47(a) и 48 полезно записать на доске и в тет- радях учащихся Возможное оформление решения задач 47. a) Z.AOB= Z.AOE+ Z.EOB (сделать чертеж), ЛАОВ= 44° 4-77° =121° 48. По условию ЛАОВ= Z. АОС+ /_ ВОС = 78°. ^ДОС = = £_ВОС — 18® (сделать чертеж). Отсюда следует: /LBOC — 18° 4- 4- ZВОС = 78°; ZВОС = 96°.1 = 48°. Понятия прямого, острого и тупого углов можно ввести с по- мощью плакатов или кодопозитивов и закрепить эти понятия при решении задач 51, 52, 53. Об измерении углов на местности учитель может рассказать, используя п. 10 учебника, а на одном из последних уроков учеб- ного года, которые отводятся на повторение, можно провести практическую работу по измерению углов на местности. Для усвоения свойств градусных мер углов полезно провести самостоятельную работу обучающего характера. Самостоятельная работа Вариант I 1. Луч BD делит развернутый угол АВС на два угла, один из которых на 34° больше другого. Найдите образовавшиеся углы 2. Луч BD делит прямой угол АВС на два угла, один из кото- рых в 4 раза меньше другого. Найдите образовавшиеся углы Вариант II 1. Луч BD делит развернутый угол АВС на два угла, раз- ность которых равна 46°. Найдите образовавшиеся углы. 14
2. Луч BD делит прямой угол АВС на два угла, градусные меры которых относятся как 5.4. Найдите угол между лучом BD и биссектрисой угла АВС. Дома: пп. 9 10; вопросы 14 16 (с 25); практическое зада- ние 44; задачи 47(6), 49. 50 Основные требования к учащимся В результате изучения пара1рафа учащиеся должны знать, что такое градусная мера угла, чему равны минута и секунда; уметь находить градусные меры данных углов, используя транс- портир. изображать прямой, острый, тупой и развернутый углы, решать задачи типа 47, 48, 49, 50. § 6. Перпендикулярные прямые (2 ч) Назначение параграфа — ввести понятия смежных и верти кальных углов, рассмотреть их свойства, ввести понятие перпен- дикулярных прямых и показать, как применяются эти понятия при решении задач. Понятие смежных углов и их свойство (сумма смежных углов равна 180°) целесообразно рассмотреть с помощью плаката или транспаранта. Затем можно выполнить задание 55 и решить за- дачи 58, 59, 61 (б, г), 62, 63. Понятие вертикальных углов можно ввести, выполняя следу- ющее задание: 1) Начертите неразвернутый угол АОВ и назови- те лучи, являющиеся сторонами этого угла. 2) Проведите луч ОС, являющийся продолжением луча ОА, и луч OD, являющий- ся продолжением луча ОВ. 3) Запишите в тетради: углы АОВ и COD называются вертикальными. Далее на рисунке или плакате можно показать, что при пере- сечении двух прямых образуются две пары вертикальных углов с вершиной в точке пересечения этих прямых. Обоснование того факта, что вертикальные углы равны, вна- чале можно провести на конкретном примере, записав его на до- ске и в тетрадях учащихся. Задача. На рисунке 4 прямые АВ и CD пересекаются в точ ке О так, что Z.HOD = 35°. Найдите углы АОС и ВОС. Решение. I. Углы AOD и АОС смежные, поэтому Z. А ОС = 180°—35°= С = 145°. 2. Углы АОС и ВОС также '''ч. смежные, поэтому Z. ВОС = 180° — 145° - - А =35° ~ Итак, Z.ВОС = Z.AOD =35°, при чем эти углы являются вертикальны ми. Теперь можно задать вопрос: вер но ли утверждение, что любые верги кальные углы равны? 15
Можно предложить учащимся самостоятельно доказать свой ство вертикальных углов и записать доказательство в тетрадь На свойство вертикальных углов в классе можно решить за дачи 65(a). 66(6. в) Более сильным учащимся целесообразно предложить задачи 67 и 68. Для работы с остальными учащими ся можно использовать задачи 54, 64. Проверку усвоения свойств смежных и вертикальных углов можно провести с помощью самостоятельной работы Самостоятельная работа Вариант I 1 Один из смежных углов на 27° меньше другого. Найдите оба смежных угла. 2 . Найдите все неразвернутые углы, образованные при пере сечении двух прямых, если сумма двух из них равна 226°. Вариант II 1. Один из смежных углов в девять раз больше другого. Най- дите оба смежных угла. 2. Найдите все неразвернутые углы, образованные при пере сечении двух прямых, если один из них на 81° больше другого Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Найдите смежные углы, если их градусные меры относят ся как 2:7. 2. Найдите все неразвернутые углы, образованные при пере- сечении двух прямых, если разность двух из них равна 71°. Понятие перпендикулярных прямых можно ввести с помощью заранее заготовленного плаката по рисунку 42 учебника. Желательно, чтобы учащиеся самостоятельно, используя свой ства вертикальных и смежных углов, обосновали тот факт, что если при пересечении двух прямых один из образовавшихся уг- лов прямой, то остальные углы также прямые. Для закрепления понятия перпендикулярных прямых в клас- се рекомендуется выполнить практическое задание 57. Целесообразно, чтобы учитель сам провел обоснование (дока- зательство) утверждения о том, что две прямые, перпендикуляр ные к третьей, не пересекаются В процессе рассуждения полез- но использовать рисунок 43(6. в) учебника, выполненный на картоне, а также на прикрепленной поверх картона кальке, ко- торую можно перегнуть по прямой PQ так, что лучи РА и QB на- ложатся на лучи РА, и QB, В доказательстве данного утвержде- ния используется метод рассуждения от противного, однако за острять на этом внимание учащихся пока преждевременно. Бо- лее сильным учащимся можно предложить вопрос могут ли прямые АА, и ВВ„ перпендикулярные к данной прямой, пере- сечься в некоторой точке этой прямой (рис. 5)? 16
Затем полезно устно решить задачи 69 / и 70. А / В Завершить тему можно беседой о по- / строении прямых углов на местности (п. 13) V с демонстрацией изготовленного учащимися _______ьХЗ------- экера Р IО Q Дома: пп. И- 13; вопросы 17—21 / (с. 25); задание 56; задачи 60, 61 (а, в, д), В</1 65 (б), 66 (а). Рнс 5 Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, какие углы называются смежными и чему равна сумма смежных углов, какие углы называются вертикальными и каким свойст- вом обладают вертикальные углы, какие прямые называются перпендикулярными; уметь строить угол, смежный с данным уг- лом, изображать вертикальные углы, находить на рисунке смеж- ные и вертикальные углы, объяснять, почему две прямые, пер- пендикулярные к третьей, не пересекаются, решать задачи типа 57, 58, 61, 64, 65. 69. Решение задач (1 ч) Назначение этого урока — повторить и закрепить пройден- ный материал, подготовить учащихся к предстоящей контроль- ной работе. При проведении урока можно использовать дополни тельные задачи к главе: 74, 76(6), 77, 81, 82(6), 84. Дома: 75, 76(a), 78, 80, 82(a). Для индивидуальной работы с сильными учащимися можно использовать задачи 79, 85, 86, остальным полезно выполнить задания 71 73. Контрольная работа № 1 (1 ч) Вариант I 1. Три точки В, С и D лежат на одной прямой Известно, что BD=\7 см, DC = 25 см Какой может быть длина отрезка ВС? 2. Сумма вертикальных углов МОЕ и DOC, образованных при пересечении прямых МС и DE, равна 204°. Найдите угол MOD 3. С помощью транспортира начертите угол, равный 78°, и проведите биссектрису смежного с ним угла. Вариант II 1. Три точки М, N и К лежат на одной прямой. Известно, что MN = 15 см, WK=18 см Каким может быть расстояние М/С* 2. Сумма вертикальных углов АОВ и COD, образованных при пересечении прямых AD и ВС, равна 108е. Найдите угол BOD. 17
Рис. в 3. С помощью транспортира начерти- те угол, равный 132°, и проведите бис- сектрису одного из смежных с ним углов Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Лежат ли точки М, N и Р на одной прямой, если МР=12 см, MN = = 5 см, PN = 8 см? 2. Найдите неразвернутые углы, об- разованные при пересечении двух пря- мых, если разность двух из них равна 37°. 3. На рисунке 6 ABA.CD, луч ОЕ — биссектриса угла AOD Найдите угол СОЕ Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I I Какая точка называется серединой отрезка? 2. Отметьте точку С на прямой АВ так. чтобы точка В оказа- лась серединой отрезка АС. 3. Отрезок длиной 18 см разделен точкой на два неравных отрезка. Чему равно расстояние между серединами этих отрез- ков? Вариант II 1. Какой луч называется биссектрисой угла? 2. Начертите угол ВАС, а затем с помощью транспортира и линейки проведите луч АО так, чтобы луч АВ оказался биссек- трисой угла CAD. Всегда ли это выполнимо? 3. Чему равна градусная мера угла, образованного биссек- трисами двух смежных углов? Вариант 111 I. Какие углы называются смежными? Чему равна сумма смежных углов? Могут ли быть смежными прямой и острый уг- лы? 2. Начертите угол, смежный с данным углом. Сколько таких углов можно начертить’ 3. Градусные меры двух смежных углов относятся как 3:7. Найдите эти углы. Вариант IV I. Какие углы называются вертикальными? Каким свойством обладают вертикальные углы? Сколько пар вертикальных углов образуется при пересечении двух прямых? 2. Начертите три прямые АВ, CD и МК, пересекающиеся в точке О. Назовите пары получившихся вертикальных углов 18
3. При пересечении двух прямых образовались четыре нераз- вернутых угла. Найдите эти углы, если сумма трех углов равна 290°. Вариант V 1. Какие прямые называются перпендикулярными? Каким свойством обладают две прямые, перпендикулярные к третьей? 2. Начертите прямую а и отметьте точку М, не лежащую на ней. С помощью чертежного угольника проведите через точку М прямую, перпендикулярную к прямой а 3. Начертите тупой угол АВС и отметьте точку D вне его С помощью чертежного угольника через точку D проведите пря- мые, перпендикулярные к прямым АВ и ВС. Комментарии и рекомендации по решению задач главы I Во многих задачах главы I учащимся достаточно выполнить правильный чертеж и по чертежу кратко записать решение. Ни же приведено возможное оформление решений задач 34, 38, 39, 40 34. Дано: точка С — середина АВ, АВ = 64 см, D — точка луча СА, CD — 15 см (рис 7). Найти: BD и DA. Решение. АС = СВ = 64 см:2 = 32 см. BD = BC + CD = 32 см + 15 см = 47 см. AD=AC— DC = 32 см —15 см = 17 см. 38. Дано: точки О, А и В лежат на одной прямой, ОД = 12 см, ОВ = 9 см. Найти: MN, где М— середина ОД. W— середина ОВ. Решение. ОМ =^ О А = 6 см. ON=у ОВ = 4,5 см. а) Точка О лежит на отрезке АВ (рис. 8, а). Тогда MN = MOA-ON = 6 cM-f-4,5 см = 10,5 см. б) Точка О не лежит на отрезке АВ (рис. 8, б). Тогда MN = 0M— ON = 6 см — 4,5 см =1,5 см 39. Дано: отрезок АВ. О — точка на этом отрезке, АВ = а Найти: MN, где М — середина ДО, Л' — середина ОВ (рис. 9). Решение МО=±АО, NO = —OB, MN = МО-}-ON = =1(ДО-ЬОВ)=|ДВ=4а- ADC В Рис. 7 А м ОН В Рис. 9 Рис. 8 19
М С D. Н чВ j»1 « I1 » . Ъ • • Рис. Ю 40. Дано: АВ = 28 см, точки С и D лежат на отрезке АВ (рис. Ю). М середина AC, N — середина DB, MN = 16 см. Найти: CD. Решение. АВ = AC + CD + DB = 2MC + CD+ 2DN = . = 28 (см). 14 MN = МС А-CD A-DN = 16 (см), поэтому 2A1C-|-2CD-|-2DN = = 32 (см). (2) Вычитая из равенства (2) равенство (1). получаем CD = = 32 см —28 см = 4 см Приведем также краткие решения некоторых других задач этой главы. 65. а) При пересечении двух прямых образуются четыре не- развернутых угла Так как сумма двух из них равна 114°, то эти два угла не могут быть смежными. Следовательно, эти углы вер- тикальные, и поэтому каждый из них равен 57°. Каждый из оставшихся двух углов является смежным с одним из этих углов и поэтому равен 180° — 57°= 123° б) При пересечении двух прямых образуются четыре нераз- вернутых угла. Обозначим их 1, 2, 3, 4 (рис. 41 учебника). Пусть, например, Z. 1-|-Z.2 + Z.3 = 220° Так как Z. 1 + Z.2= 180°, то Z. 3 = 220° — 180° = 40°. Таким образом, Z. 1-= Z. 3 = 40°. Z.2 = = Z4= 140° 70. Пусть АВ, АС и AD -три прямые, пересекающие пря- мую а соответственно в точках В, С, D Допустим, что две из этих прямых, например АВ и АС, перпендикулярны к прямой а. Но тогда получается, что две прямые АВ и АС, перпендику- лярные к третьей, пересекаются в точке А, что невозможно. Сле- довательно, из трех прямых АВ, АС и AD лишь одна может быть перпендикулярна к прямой а, и, значит, по крайней мере две из них не перпендикулярны к прямой а. 79*. Возможны два случая: а) Точки В и С лежат по разные стороны от точки А (рис. 11, а). Тогда MN = МА + AN=± АВ + ± ДС=| ВС, т е BC = 2MN. б) Точки В и С лежат по одну сторону от точки А. Пусть, на- пример, точка В лежит на отрезке АС (рис. 11,6) Тогда MN=AN--AM = » ------=1(ДС-ДВ)=1ВС. т. е. BC = 2MN 84. Пусть АОВ и А,ОВ —верти- м g С кальные углы, луч ОМ - биссектриса угла АОВ, a ОМ, продолжение луча gj ОМ. Докажем, что луч ОМ, — биссек- (1 триса угла А,ОВ„ т. е. Z3=Z4 20
(рис. 12). Углы 1 и 3, а также углы 2 и 4 вертикальные, поэтому Z. 1 = Z3, Z2 = Z4. Но Z 1 = Z2, так как ОМ биссектриса уг ла АОВ. поэтому Z3 = Z4. 85*. Задача будет решена, если мы докажем, что Z.ABD раз- вернутый. Предположим, что это не так Пусть ВМ — биссектри- са угла ABC, a BN - биссектриса угла CBD. Возможны два случая: а) Луч ВС проходит внутри угла ABD (рис 13, а). Тогда ( Z 1 + Z 2)-|-( Z 3 ~|-Z 4)= Z/1Л/J < 180°, но Z1 = Z2 и Z3= Z4, поэтому Z.MBN= Z2 + Z3<90°, что противоречит условию задачи б) Луч ВС лежит во внешней области угла ABD (рис. 13,6) В этом случае Z_ABC-\- Z_CBD> 180°, поэтому (Zl + Z2) + +(Z34- Z4)>180° Но ZI = Z2 и Z3=Z4, поэтому 2-MBN= Z2+ Z3>90°. Это неравенство также противоречит условию задачи. Таким образом, угол ABD развернутый, т. е. точки 4, В и D лежат на одной прямой О первом варианте тематического планирования учебного материала главы I Согласно первому варианту тематического планирования учебного материала геометрия в VII классе изучается во II, III и IV четвертях по 2 часа в неделю, всего 50 часов в течение учеб ного года. На изучение темы «Начальные геометрические сведе- Рис. I® 21
ния”’ отводится 7 часов, которые можно распределить следую шим образом: § 1. Прямая и отрезок. § 2 Луч и угол 1 ч § 3. Сравнение отрезков и углов 1 ч § 4. Измерение отрезков § 5. Измерение углов 2 ч § 6. Перпендикулярные прямые 1 ч Решение задач 1 ч Контрольная работа № I 1ч При проведении уроков целесообразно использовать рекомен- дации, данные выше. Основные понятия следует вводить на на- глядно-интуитивной основе с учетом опыта учащихся, накоплен ного в предыдущие годы обучения Учитывая жесткий лимит учебного времени, объяснение материала и фронтальное реше ние задач полезно проводить по готовым чертежам (настенным таблицам, транспарантам для графопроектора, диапозитивам). В связи с сокращением числа часов, отводимых на изучение того или иного параграфа, учителю следует по своему усмотре- нию отобрать задачи из числа рекомендованных выше для реше ния в классе и домашних заданий. На уроке, который отводится на решение задач по всей теме, целесообразно повторить изучен- ный материал. Для проведения контрольной работы № 1 можно использовать варианты, предложенные выше. ГЛАВА II Треугольники (17 ч) Во второй главе изучаются при- знаки равенства треугольников Они являются основным рабо- чим аппаратом всего курса геометрии. Доказательства большей части теорем курса строятся по схеме: поиск равных треугольни- ков — доказательство их равенства — следствия, вытекающие из равенства треугольников. Признаки равенства треугольников от- крывают широкие возможности для решения задач и, таким об- разом, позволяют накапливать опыт доказательных рассужде- ний. Доказательства первого и второго признаков состоят в том. что один треугольник совмещается с другим путем наложения, а это означает, что треугольники равны по определению равенст- ва фигур. Этот прием нагляден, понятен учащимся, вполне соот- ветствует их представлениям о равенстве фигур. На начальном этапе изучения признаков равенства треуголь- ников полезно больше внимания уделять решению задач по гото- вым чертежам, применяя таблицы и ТСО. В дальнейшем при ре- шении задач данной главы нужно нацеливать учащихся на само- стоятельное выполнение рисунка по условию задачи, что во 22
многих случаях помогает быстрее найти и применить подходя щий признак равенства треугольников. Второй важный момент данной главы — введение нового класса задач —на построение с помощью циркуля и ли- нейки. § 1. Первый признак равенства треугольников (3 ч) Назначение параграфа — ввести понятия треугольника и его элементов, понятия теоремы и доказательства теоремы, доказать первый признак равенства треугольников. Понятие треугольника знакомо учащимся, поэтому изучение темы можно начать с демонстрации различных многоугольников, изготовленных из проволоки либо изображенных на плакате или классной доске. Среди них учащиеся выделяют треугольники, указывают и называют их стороны, вершины и углы Учащиеся должны знать, что в треугольнике АВС сторона ВС и угол А яв- ляются противолежащими друг другу (можно сказать и так: сто- рона ВС являе1ся противоположной вершине Д), углы В и С при- лежат к стороне ВС, угол А заключен между сторонами АС и АВ и т. д. В связи с этим полезно выполнить следующее практическое задание: 1. Начертите треугольник АВС и проведите отрезок, соединя- ющий вершину А с серединой противоположной стороны. 2. Начертите треугольник MNP На стороне МР отметьте произвольную точку К и соедините ее с вершиной, противолежа- щей стороне МР. 3. Назовите углы: а) треугольника DEK, прилежащие к стороне ЕК\ б) треугольника MNP, прилежащие к стороне MN 4. Назовите угол: а) треугольника DEK, заключенный между сторонами DE и DK\ б) треугольника MNP, заключенный между сторонами NP и РМ. 5. Между какими сторонами: а) треугольника DEK заключен угол К; б) треугольника MNP заключен угол W? Для лучшего усвоения понятий треугольника и его элемен- тов желательно выполнить задания 87 н 88. Затем можно ввести понятие периметра треугольника и решить задачу 91 с оформле- нием на доске и в тетрадях учащихся Возможное оформление решения задачи Дано: Р,яг=48 см, ДС= 18 см, ВС — АВ = -4,6 см. Найти: АВ и ВС Решение. Обозначим длину стороны АВ в сантиметрах буквой х, тогда ВС = (х + 4,6) см; 48 см = АВ + AC-f- ВС = (х + + х+4,6+ 18) см, откуда 2х = 25,4 см, х=12.7 см Итак ДВ=12.7 см. ВС = ( 12.7 + 4,6) см = 17,3 см. Ответ: 12,7 см и 17,3 см 23
Рис. 14 Далее целесообразно напомнить учащимся, какие фигуры на- зываются равными, и обратить внимание на то, что из равенства треугольников следует равенство соответствующих, т. е. совме- щающихся при наложении, сторон и углов этих треугольников и что в равных треугольниках против соответственно равных сто- рон лежат равные углы и обратно, против соответственно рав ных углов лежат равные стороны. В связи с этим полезно пред- ложить учащимся выполнить следующее задание. На каждом из рисунков 14 и 15 изображены равные между собой треугольники. Укажите соответственно равные элементы этих треугольников. Далее можно устно решить задачу 92 и сле- дующую задачу Треугольники АВС и MNP равны, причем Z.^ = ZAf. ZB = Z.N и ZC = Z.P. Найдите стороны треугольника MNP. ес- ли АВ = 7 см, ВС = 5 см, СД = 3 см. Решение. &АВС — &MNP по условию, поэтому углы и стороны треугольника АВС соответственно равны углам и сторо- нам треугольника MNP. Из условия задачи следует, что соответ- ственно равными являются стороны АВ и MN, ВС и NP. СА и РМ. Таким образом, MN = 7 см, NP = 5 см, РМ = 3 см. Изучение первого признака равенства треугольников следует начать с разъяснения смысла слов «теорема» и «доказательство теоремы», поскольку с этими понятиями учащиеся встречаются впервые. Нужно отметить, что в геометрии каждое утверждение, справедливость которого устанавливается путем рассуждений, называется теоремой, а сами рассуждения называются доказа- тельством теоремы Полезно напомнить примеры рассуждений, проведенных ранее, и сказать, что это были доказательства тео- рем, хотя мы их еще так не называли. Сюда относятся утвержде- ние (теорема) о равенстве вертикальных углов, утверждение (теорема) о свойстве двух прямых, перпендикулярных к третьей прямой. Перед тем как сформулировать первый признак равенства треугольников, желательно повторить с учащимися понятие ра- 24
венства фигур (отрезков, углов, треугольников), используя при этом плакаты, модели, кодопозитивы, и выполнить задание 89(a). Затем учителю следует сформулировать и доказать теоре му, выражающую первый признак равенства треугольников. По- сле доказательства нужно разъяснить смысл слова «признак», отметив, что доказанный признак дает возможность устанавли- вать равенство двух треугольников, не производя фактического наложения одного из них на другой, а сравнивая только некото- рые элементы треугольника. На начальном этапе применения первого признака равенства треугольников желательно рассмотреть как можно больше за- дач, решаемых по готовым чертежам. При этом полезно при учать учащихся отмечать на чертеже соответственно равные эле- менты и делать содержательные ссылки на признаки («треуголь- ники равны по двум сторонам и углу между ними»), а не фор- мальные («треугольники равны по первому признаку»). В классе рекомендуется решить задачи 93(a), (б), 94, 96, 98 Проверить умение учащихся применять изученный признак при решении за- дач можно с помощью самостоятельной работы (III и IV вари- анты предназначены для более подготовленных учащихся). Самостоятельная работа Вариант I Докажите равенство треугольников ADC и АВС, изображен- ных на рисунке 16, если AD = AB и Z1 = Z2 Найдите углы ADC и ACD, если ДДСВ = 38°, ZАВС = 102°. Вариант II Докажите равенство треугольников АВС и ADC, изображен- ных на рисунке 53 учебника, если BC = AD и Z 1 = Z2 Найдите углы ACD и ADC, если Z.ABC= I08“, ДВЛС = 32°. Вариант III Известно, что &АВС= дД^С,, причем Z^ = ZHj, ^-В= Z.Bt. На сторонах АС и Д,С| отмечены точки D и D, так, что CD = C|D(. Докажите, что дСВО= п -ДСДО,. zs. Вариант IV х. Известно, что ДМКР= £^М1К1Р1, причем Z М = Z Л4 ], Z К = Z К,. А vA---------------\с На сторонах МР и М\РХ отмечены X. точки Е и Е, так, что AfE = Af,E|. х. Докажите, что Д МЕК= Д М iElKi. х. Дома: пп. 14, 15; вопросы 1—4 (с. 47); практическое задание 89 (б, в); задачи 90, 95, 97, 99. ₽ис- 16 25
Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, какая фигура называется треугольником, и назвать его элементы; знать, что такое периметр треугольника, какие треугольники называются равными, формулировку и доказа тельство первого признака равенства треугольников; уметь рс шать задачи типа 90, 92, 93 94, 95, 97. § 2. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника (3 ч) Назначение параграфа состоит в том, чтобы ввести понятие перпендикуляра к прямой и доказать теорему о перпендикуляре, ввести понятия медианы, биссектрисы и высоты треугольника и рассмотреть свойства равнобедренного треугольника. Понятие перпендикуляра к прямой вводится в учебнике кон- структивно. Желательно, чтобы учащиеся уяснили, что перпен- дикуляр АН, проведенный из точки А к прямой а,— это такой от- резок, для которого выполнены следующие два условия. 1) пря мая АН перпендикулярна к прямой а (АН.La); 2) А(а, Н£а Перед формулировкой и доказательством теоремы о перпендику- ляре к прямой полезно выполнить практическое задание 100. До- казательство теоремы о перпендикуляре учителю следует прове- сти самому. При этом нужно иметь в виду, что единственность перпендикуляра (вторая часть теоремы) доказывается фактиче- ски методом от противного, однако, как и в главе I, не следует заострять на этом внимание учащихся. Суть метода будет разъ- яснена позже, в главе III. После доказательства теоремы можно решить задачу 105, в которой используется понятие перпендикуляра к прямой, а при решении «работает» первый признак равенства треугольников С понятиями медианы, биссектрисы и высоты треугольника учащиеся встречаются впервые, поэтому полезно выполнить практические задания 101, 102, 103, в которых предлагается по- строить указанные отрезки с помощью масштабной линейки, транспортира и чертежного угольника. Следует обратить вни- мание учащихся на различие между биссектрисой угла (луч, делящий угол на два равных угла) и биссектрисой треугольника (отрезок биссектрисы угла треугольника, соединяющий вершину треугольника с точкой противоположной стороны). У некоторых учащихся вызывает затруднение проведение вы- соты из вершины острого угла в тупоугольном треугольнике, поэ- тому при выполнении задания 103 в классе желательно разо- брать случай тупоугольного треугольника, а на дом можно дать ту часть задания, которая связана с остроугольным треугольни- ком. Понятия равнобедренного и равностороннего треугольников знакомы учащимся. Однако при решении задач и доказательст- 26
ве теорем требуется достаточно быстро указывать боковые сто- роны, основание, углы при основании, угол, противолежащий основанию равнобедренного треугольника. С целью отработки этих навыков можно предложить учащимся задания: 1. Дан равнобедренный треугольник CDE с основанием DE Назовите боковые стороны, углы при основании и угол, противо лежащий основанию этого треугольника. 2. В равнобедренном треугольнике MDK KM = KD. Назовите боковые стороны, основание, угол, противолежащий основанию, и углы при основании этого треугольника. После этого можно решить задачи 108, 109 и 110. Возможное оформление решения задачи 109 Дано: дЛВС, АВ = АС, AM — медиана, Рцвс=32 см, Рлвл< = 24 см. Найти: AM Решение. 1. Рлвс = ДВД-ВС4-ДС = 32 см. Так как АВ = =АС, ВМ = МС, го ВС = 2ВМ и Рлвс= 2 (АВ-(-ВМ) —32 см, откуда АВ + ВМ=\6 см. 2- Равм = (АВ-(- ВМ) + АМ = 24 см Отсюда следует, что АМ = 24 см 16 см =8 см. Доказательство теоремы о свойстве углов при основании рав- нобедренного треугольника, как правило, не вызывает затрудне- ний у учащихся, и они могут изучить его самостоятельно по учеб- нику (п. 18). Это свойство в дальнейшем часто используется при решении задач и доказательстве теорем, поэтому оно должно быть хорошо усвоено. Чертеж, краткую запись условия и заклю- чения теоремы, а также основные этапы доказательства полезно записать на доске и в тетрадях учащихся. Дано: ДЛВС — равнобедренный. ВС — основание. Доказать: ZВ = Z.С. Доказательство. Проведем биссектрису AD треугольни- ка (рис. 64 учебника). дДВ£) = ДДСО по двум сторонам и углу между ними (АВ = АС по условию, AD — общая сторона, Z. 1 = Z.2. так как AD — биссектриса) Следовательно, Z. В = Z. С, что и требовалось доказать. На применение изученной теоремы на уроке можно решить задачи ИЗ, 118. При наличии времени полезно провести само- стоятельную работу обучающего характера Вариант I В равнобедренном треугольнике сумма всех углов равна 180°. Найдите углы этого треугольника, если известно, что: а) один из них равен 105°, б) один из них равен 38°. Вариант II В равнобедренном треугольнике сумма всех углов равна 180°. Найдите углы этого треугольника, если известно, что- а) один из углов равен 62°; б) один из углов равен 98° 27
Теорему о биссектрисе равнобедренного треугольника, прове- денной к основанию, учащиеся также могут изучить самое гоя тельно. Затем можно решить задачу 119 с записью решения на доске и в тетрадях учащихся и задачу 120(a). Дома:пп. 16—18; вопросы 5—13 (с. 47—48); задачи 104, 106, 107, 111, 112, 115, 116, 117. 120(6). Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, какой отрезок называется перпендикуляром, прове- денным из данной точки к данной прямой, какие отрезки назы ваются медианой, биссектрисой, высотой треугольника, какой треугольник называется равнобедренным, равносторонним, знать формулировку теоремы о перпендикуляре к прямой; знать и уметь доказывать теоремы о свойствах равнобедренного тре- угольника; уметь выполнять практические задания типа 100— 104 и решать задачи типа 105, 107. 108, 112, 115. 117. 119 § 3. Второй и третий признаки равенства треугольников (4 ч) Назначение параграфа — изучить второй и третий признаки равенства треугольников и выработать навыки использования этих признаков при решении задач. В начале первого урока по этой теме полезно решить не- сколько задач по готовым чертежам с целью повторения первого признака равенства треугольников: 1. На рисунке 17 DE = DK, Z.1 = Z.2. Найдите ЕС, Z.DCK и Z.DKC, если КС=1,8 дм, ZDCE=-45°, zCDEC= 115°. 2. На рисунке 18 ОВ = ОС, OA = OD, ААСВ = 42°, Z.DCF = 68°. Найдите Z.ABC. Перед изучением второго признака равенства треугольников полезно предложить учащимся следующее практическое зада- ние:
Докажите, что Рис. 21 Рис. 22 С помощью транспортира и масштабной линейки начертите треугольник АВС так, чтобы АЛ = 46°, Z.B = 58°, АВ = 4,8 см При доказательстве второго признака желательно отме тить аналогию с доказательством первого признака: в том и дру гом случае равенство треугольников доказывается путем такого наложения одного треугольника на другой, при котором они пол- ностью совмещаются. Для лучшего усвоения второго признака равенства треуголь- ников полезно после его доказательства решить несколько задач. 1. На рисунке 19 Z.1 = Z.2 и А3 = Z.4 АЛВС = ДЛЛС. 2. На рисунке 20 АС = СВ, ЛА — = ЛВ. Докажите, что £±ВСО = &АСЕ 3. На рисунке 21 луч AD — биссект- риса угла ВАС, Z. I = Z.2. Докажите, что ДЛВО = ДЛСЛ. 4. На рисунке 22 ВО = ОС, Z. 1 = Z. 2 Укажите равные треугольники на этом рисунке. 5. На рисунке 23 Z.1 = Z2, ЛСАВ = = ЛОВА. Укажите равные треугольники С на этом рисунке. D Рис. 23 29
Затем в классе можно решить задачи 121, 123, 126, 132. В ре- шениях задач 127, 129—131 используются первый и второй признаки равенства треугольников; эти задачи более трудные, возможно, что кому-то из учащихся потребуется помощь учителя. Поэтому часть из них желательно решить в классе, за- писав решения на доске и в тетрадях. Возможное оформление решения задачи 127 Дано: ДЛВС и ДД|В|С|. AB = AlBl, BC = BtC„ Z.B= Z.Bt, D£AB, D^A^, Z.ACD = АД,С,£>, (рис. 24). Доказать: £±BCD= AS(C|D|. Решение. 1. ДДВС=ДД|В|С1 по двум сторонам и углу между ними (ДВ = Д|В|, ВС = В,С| и Z.B= Z.Bt по условию), следовательно, ДДСВ= Z.4,C,B|. 2. Z.BCD= Z.ACB-Z.ACD, Л 8^,0,= Z.A^fBt- — ДД1С|О1. Так как АДСВ = АД|С|В) и АДСО = АД,С|О| (по условию), то ^-BCD= Z.BtCiDt. 3. £±BCD= ^B}ClDl по стороне и прилежащим к ней углам (ВС = В|С|, АВ=АВ,, Z.BCD= Z-BfCiDi), что и требовалось доказать. Задачи 127, 129—131 могут быть использованы также в инди- видуальной работе с наиболее подготовленными учащимися Перед изучением третьего признака равенства треугольников желательно устно по готовым чертежам решить задачи на при- менение первого и второго признаков равенства треугольников и свойств равнобедренного треугольника: 1. На рисунке 25 Al = А2, А5= Аб, АС= 12 см, BD = 5 см, А4 = 27°. Найдите AD. ВС и АЗ. 2. На рисунке 26 MN = NP, Z_NPK=\52°. Найдите Z.NMP 3. На рисунке 70, а учебника Д.С = Д|С|, СВ| = С|В,. Дока- жите, что ДДВС=ДДВС|. Доказательство третьего признака равенства треугольников отличается от доказательств первого и второго признаков тем, что здесь не проводится наложение одного треугольника на дру- гой. В процессе изучения теоремы о третьем признаке весьма по- лезна работа с рисунком 70, б, в учебника, по которому можно показать, что в случае, когда луч С(С совпадает с одной из сто- 30
с Рис. 25 Рис. 25 рон угла или проходит вне этого угла, доказательство проводится аналогично случаю, когда луч CtC проходит внутри угла Л|С|В| (рис 70, а). Можно также после того, как доказа- тельство теоремы изложено учителем по рисунку 70, а, предло- жить одному из учащихся доказать третий признак равенства треугольников для случая, изображенного на рисунке 70, в. Затем полезно решить устно задачи по готовым черте- жам: 1. На рисунке 27 KT=DM, KM = DT. Докажите, что ЛТКМ= &MDT. 2. На рисунке 28 BC = AD, BE = DF, AE = CF Докажите, что: a) &ADF = £±СВЕ\ б) &.АВЕ= &.CDF. После этого можно перейти к решению задач 135 (устно), 138 (записать решение на доске и в тетрадях), 139 (разобрать план решения для случая (б)). Задачи 140—142 могут быть ис- пользованы в индивидуальной работе с наиболее подготовленны- ми учащимися. При решении задачи 142 учащиеся, как правило, рассматривают один из возможных случаев расположения точек А и В относительно прямой CD, поэтому желательно обратить их внимание на то, что точки А и В могут располагаться как по од- ну сторону от прямой CD, так и по разные стороны от нее, т. е. нужно рассмотреть два случая. Рис. 28 31
В заключение можно провести самостоятельную работу про- верочного характера (варианты 1 и II). В более подготовленном классе или отдельным учащимся можно предложить варианты III и IV Самостоятельная работа Вариант I 1. Докажите равенство треугольников АВЕ и DCE на рисун ке 29, если AE = ED, Z_A = Z.D. Найдите стороны треугольника АВЕ, если DE = 3> см, ОС = 4 см, ЕС=5 см. 2. На рисунке 19 AB = AD, BC = CD. Докажите, что луч АС — биссектриса угла BAD. Вариант II I. Докажите равенство треугольников MON и PON на рисун- ке 30. если Z.MON = Z.PON, а луч NO — биссектриса угла MNP. Найдите углы треугольника NOP, если Z.MNO=42°, Z.NMO = 2S°, Z.NOM = 110°. 2. На рисунке 17 DE = DK, СЕ = СК. Докажите, что луч CD — биссектриса угла ЕСК. Вариант III 1. В треугольниках АВС и 4Lfl,C АВ = АХВХ, Z.A = Z-Ax, Z.B=Z.Bt. На сторонах ВС и отмечены точки D и Dt так, что Z.CAD= ZC|j4(D|. Докажите, что: a) £±ADC= б) &.ADB= AAtDtBt. 2. На рисунке 31 треугольник MNP равнобедренный с осно- ванием МР, точка К — середина отрезка MP, ME = PF. Докажи- те, что луч KN — биссектриса угла EKF. Вариант IV 1. В треугольниках DEC и DxEtCi DE = DlEl, Z_D= ZD„ Z.E= ZE,. На сторонах DE и DiEt отмечены точки P и Pt так, что Рис. 31 32
Z_DCP=* Z.D}CtPf. Докажите, что: a) &DCP= £^ОХС,РХ; б) A CPE = Д C|P|E|. 2. На рисунке 31 треугольник MNP равнобедренный с осно- ванием МР, точка К — середина отрезка МР, Z.MKE= Z.PKF. Докажите, что Д NEK = A NFK. Желательно выделить время на проведение анализа решения задач этой самостоятельной работы (может быть, некоторых от- дельных фрагментов решения задач). В целях экономии времени можно использовать кодоскоп. Дома: пп. 19—20; вопросы 14—15 (с. 48): задачи 122, 124, 125, 128, 133, 134, 136, 137. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать формулировки и доказательства второго и третьего признаков равенства треугольников, уметь решать задачи типа 121, 122, 123, 125, 129, 132, 136, 137, 138, 139. § 4. Задачи на построение (3 ч) Назначение параграфа состоит в том, чтобы дать представле- ние о новом классе задач — построение геометрических фигур с помощью циркуля и линейки без масштабных делений — и рас- смотреть основные (простейшие) задачи этого типа Задачам на построение предшествует рассмотрение окружно- сти и ее элементов (п. 21). Здесь впервые вводится понятие опре- деления, поэтому желательно остановиться на этом вопросе и по- казать учащимся, что они фактически уже встречались с опреде- лениями некоторых геометрических фигур, например угла, тре- угольника, вертикальных углов. Изучение темы «Окружность» полезно начать с систематиза- ции сведений, известных учащимся из курса математики преды- дущих классов. Для этого можно организовать самостоятельную работу по учебнику и заранее заготовленным плакатам или транспарантам, уделив особое внимание отработке определения окружности и ее элементов Проверку усвоения изученного материала можно провести при решении задач 143 (устно), 144, 147 (с записью решения на доске и в тетрадях учащихся). При решении задачи 147 полезно рекомендовать учащимся после изображения окружности начер- тить прямой угол с вершиной в точке О — центре этой окруж- ности, а затем отметить на окружности точки А и В пересече- ния сторон прямого угла с окружностью. При наличии времени можно провести самостоятельную работу обучающего ха- рактера 2 Атанасян, 7—9 кл. 33
Самостоятельная работа Вариант I Отрезки КМ и EF являются диаметрами окружности с цент- ром О. Докажите, что: a) Z_FEM = Z.KME', б) отрезки КЕ и MF равны. Вариант II Отрезки ME и РК являются диаметрами окружности с цент- ром О. Докажите, что: а) £.ЕМР= <СМРК\ б) отрезки МК и РЕ равны. Вариант III В окружности с центром О проведены диаметр АС и радиус ОВ так, что хорда ВС равна радиусу. Найдите Z.AOB, если ЛВСО = 60°. Вариант IV В окружности с центром О проведены хорды АВ и CD (рис. 32). Докажите, что AB = CD, если ЛАОС= Z.BOD. Изучение пп. 22 и 23 целесообразно начать с напоминания об известных учащимся способах построения геометрических фигур с помощью различных инструментов. При этом можно отметить, что при построении отрезка заданной длины использовалась ли- нейка с миллиметровыми делениями, а при построении угла за- данной градусной меры — транспортир. Но, оказывается, многие построения в геометрии могут быть выполнены с помощью толь- ко циркуля и линейки без делений. В дальнейшем, говоря о зада- чах на построение, мы будем иметь в виду именно такие постро- ения. Задачи на построение циркулем и линейкой являются тради- ционным материалом, изучаемым в курсе планиметрии. Обычно эти задачи решаются по схеме, состоящей из четырех частей (см. с. 90—91 учебника). Сначала рисуют (чертят) искомую фи- гуру и устанавливают связи между данными задачи и искомыми элементами. Эта часть решения называется анализом. Она дает возможность составить план решения задачи. Затем по намечен- ________ ному плану выполняется построение циркулем ~ и линейкой. После этого нужно доказать, что построенная фигура удовлетворяет условиям / \ задачи. И наконец, необходимо исследовать, } при любых ли данных задача имеет решение, \ / п\/ и если имеет« то сколько решений. В тех случаях, когда задача достаточно D простая, отдельные части, например анализ СВ или исследование, можно опустить. В VII Рис. 32 классе при решении задач на построение реко- 34
мендуется ограничиваться только выполнением построения. В отдельных случаях можно провести устно анализ и до- казательство, а элементы исследования должны присутствовать лишь тогда, когда это оговорено условием задачи. Учащимся, проявляющим повышенный интерес к предмету, полезно решать задачи на построение по полной схеме. На уроках по этой теме нужно прежде всего отработать на- выки решения простейших задач на построение циркулем и ли- нейкой, рассмотренных в учебнике: 1. На данном луче от его начала отложить отрезок, равный данному. 2. Отложить от данного луча угол, равный данному 3. Построить биссектрису данного неразвернутого угла. 4. Построить прямую, проходящую через данную точку и .перпендикулярную к прямой, на которой лежит данная точка 5. Построить середину данного отрезка. 6. Даны прямая и точка, не лежащая на ней. Построить пря- мую, проходящую через данную точку и перпендикулярную к данной прямой (задача 153). После этого в классе можно решить задачи 148, 150, 151, 152, акцентируя внимание учащихся на том, что, приступая к реше- нию задачи на построение, нужно начертить все фигуры, данные в ее условии. Дома: пп. 21—23, вопросы 16—21 (с. 48), задачи 145, 146, 149. 154. 155. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определение окружности, уметь объяснить, что такое центр, ра- диус, хорда, диаметр, дуга окружности, выполнять с помощью циркуля и линейки простейшие построения: отрезка, равного данному; угла, равного данному; биссектрисы данного угла; пря- мой, проходящей через данную точку и перпендикулярной к дан- ной прямой; середины данного отрезка; применять простейшие построения при решении задач типа 148, 149, 150, 151, 154, 155. Решение задач (3 ч) Назначение этих уроков — закрепить навыки в решении за- дач на применение признаков равенства треугольников, продол- жить выработку навыков решения задач на построение с по- мощью циркуля и линейки, подготовить учащихся к предстоящей контрольной работе. Для решения в классе рекомендуется использовать те из за- дач 157, 159, 160, 162, 163, 169, 171, 172, 181, 183, которые, по мнению учителя, наиболее подходят для данного класса. Для бо- лее продуктивной работы на уроках полезно использовать таб- лицы с готовыми чертежами, транспаранты для графопроектора. 35
Рис. 33 Рис 34 Сильным учащимся можно предложить задачи 158, 165 166 167, 173, 174, 175, 176, 178, 179. На одном из уроков полезно провести проверочную самостоя- тельную работу на 25—30 минут (лучше это сделать на втором уроке). Вариант I 1. На рисунке 33 АВ = АС и Z-ACE= Z-ABD. а) Докажите, что &АСЕ= &ABD. б) Найдите стороны треугольника ABD, если Д£=15 см, £С=10 см, АС=7 см 2. Известно, что в треугольниках АВС и Z.4 = Z4I, АВ = АХВХ, АС = АХСХ. На сторонах ВС и ВХСХ отмечены точки К и Кх, такие, что СЛ = С,К|. Докажите, чго &АВК= ДД|В,Х1. Вариант II 1. На рисунке 34 АО = СО и Z.BAO= Z.DC0. а) Докажите, что ДДОВ= & COD. б) Найдите углы треугольника АОВ, если 21 ОСО = 37°, /LODC=63°, Z. COD = 80°. 2. Известно, что в треугольниках АВС и Л,в|С| Z.B=ZB,, АВ = АХВХ и ВС = В|С|. На сторонах АС и Л|С, отмечены точки О и О, так, что AD = AXDX. Докажите, что &BDC= &BXDXCX. Варианты III и IV предназначены для наиболее подготовлен- ных учащихся Вариант Ill В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС бис- сектрисы ААХ и СС, пересекаются в точке О. Докажите, что пря- мая ВО перпендикулярна к прямой АС. Вариант IV В равнобедренном треугольнике АВС с основанием ВС меди- аны BD и СЕ, проведенные к боковым сторонам, пересекаются в точке И Докажите, что прямые AM и ВС перпендикулярны Для домашней работы можно использовать задачи 156, 161, 164, 168, 170, 177, 180, 182, 184, 185. 36
Контрольная работа №2(1 ч) Вариант I I. На рисунке 35 отрезки АВ и CD имеют общую середину О. Докажите, что /LDAO= Z-CBO. 2. Луч AD — биссектриса угла А. На сторонах угла А отме- чены точки В и С так, что Z.ADB= Z.ADC. Докажите, что ЬВ = АС. 3. Начертите равнобедренный треугольник АВС с основани- ем ВС. С помощью циркуля и линейки проведите медиану ВВ, к боковой стороне АС. Вариант II 1. На рисунке 36 отрезки ME и РК точкой D делятся попо- лам Докажите, что /LKMD= Z.PED. 2. На сторонах угла D отмечены точки М и К так, что DM — DK. Точка Р лежит внутри угла D и РК = РМ. Докажи- те, что луч DP — биссектриса угла MDK. 3. Начертите равнобедренный треугольник АВС с основани- ем АС и острым углом В. С помощью циркуля и линейки прове- дите высоту из вершины угла А Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. На рисунке 37 прямые АВ и CD пересекаются в точке Е, СЕ = ВЕ, Z-C= Z.B, AAt и DDJ — биссектрисы треугольников АСЕ и DBE. Докажите, что AAi = DD}. 2. На сторонах угла А отмечены точки В и С так, что АВ = АС Точка М лежит внутри угла А, и МВ = МС. На пря- мой AM отмечена точка D так, что точка М лежит между точка- ми А и D. Докажите, что Z_BMD= Z.CMD. 3. Начертите равнобедренный тупоугольный треугольник АВС с основанием ВС и с тупым углом А, с помощью циркуля и линейки проведите: а) высоту треугольника АВС из вершины угла В; б) медиану треугольника АВС к стороне АВ, в) биссектрису треугольника АВС угла А
Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I I. Сформулируйте первый признак равенства треугольников. 2. На рисунке 38 AB = DB, Z.l = Z.2. Докажите, что дЛВС = &DBC. 3. В треугольниках АВС и Л,В|С| АВ = АХВЬ АС = А1С1, Z. А = Z_AX. На сторонах АС и AtCt отмечены точки D и D, так, что CD — C'D' Докажите, что £±ABD= ДЛ|В|Д|. Вариант II 1. Сформулируйте второй признак равенства треугольников. 2. На рисунке 39 Z.1 = Z.2, Z.3= Z.4. Докажите, что дЛВО= ДСВД. 3. В треугольниках АВС и AtB^Ct проведены биссектрисы AD и Л|О,. Докажите, что ЛАВС= ДЛ|В|С(, если DC = D,Clt ЛС=АС1, Z.ADC=Z.AlDlCl. Вариант III I. Сформулируйте третий признак равенства треугольников. 2. На рисунке 40 АВ —DC, BC = AD. Докажите, что ДАВС= &CDA. 3. На рисунке 41 AB = DC, BK = DM, АМ = СК. Докажите, что &ADM= ДСВК. Вариант IV 1 Сформулируйте свойство углов равнобедренного треуголь- ника. 2. На рисунке 42 ЛВ = ВС, AD = DC. Докажите, что BAD = A BCD 3. В равнобедренном треугольнике АВС на основании АС взяты точки D и Е так, что AD = CE. Докажите, что треугольник DBE равнобедренный.
Рис. 41 Рис. 42 Вариант V 1. Сформулируйте свойство биссектрисы, проведенной к основанию равнобедренного треугольника. 2. В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС проведена биссектриса BD, Z-ABD = 37°, ДС —25 см. Найдите ZB, Z.BDC и DC. 3. В равнобедренном треугольнике CDE с основанием DE проведена биссектриса CF. Найдите CF, если периметр тре- угольника CDE равен 84 см, а треугольника CFE — 56 см. Вариант VI 1. Объясните, какой отрезок называется перпендикуляром, проведенным из данной точки к данной прямой. 2. Сформулируйте теорему о перпендикуляре, проведенном из данной точки к данной прямой. 3. С помощью циркуля и линейки постройте середину данно- го отрезка. Комментарии и рекомендации по решению задач главы II 115. Запись решения задачи значительно упрощается, если ввести цифровые обозначения углов, как показано на рисун- ке 43. Решение. 1. ДЛМВ равнобедренный, так как АМ = МВ, следовательно, Z1 = Z2. 2. &АМС равнобед- ренный, так как AM = СМ, следовательно, Z3 = С = Z4. 3. г.ВАС= Z2+ Z3= Z1-»- Z4. Таким об- К разом, Z.BAC = Z.B+Z.C. 4V 139(а, б). Можно рекомендовать следующую X краткую запись решения: \М а) ДЛВС= ДСОД по трем сторонам, следо- v\, вательно, Z.ABC= Z.CDA. Так как BE и DF - зЛ X биссектрисы углов АВС и CDA, то Zdfi£= A А Z.ABC, ZHDF=-1 Z.CDA, откуда следует, что A g £АВЕ= Z.ADF. Рис 43 39
б) Из равенства треугольников АВС и CD А следует, что Z_BAE=^-DCF. Далее, Z_ABE = Z.ADF = Z.CDF. Итак, Z_ABE= /-CDF, Z_BAE = /.DCF и AB = CD по условию, следова- тельно, &АВЕ= &.CDF по стороне и двум прилежащим к ней углам. 149. При решении задач на построение полезно, как уже от- мечалось, акцентировать внимание учащихся на том, что внача- ле необходимо начертить все фигуры, данные в условии задачи. Например, в данной задаче чертим прямую а, отрезок PQ и от- мечаем точку В так, что Вфа (рис. 44, а). Далее проводим окружность радиуса PQ с центром в точке В. Пусть М — одна из точек пересечения этой окружности с прямой а. Точка М иско- мая, так как М£а и BM = PQ Остается выяснить, всегда ли задача имеет решение. Ответ на этот вопрос учащиеся могут дать с помощью рисунка 44, б, в, г. Мы видим на рисунке 44, г, что задача не имеет решений 152. Начертим тупой угол АОВ, построим биссектрису ОС этого угла и проведем продолжение ОХ луча ОС (рис. 45). Луч ОХ искомый. Убедимся в этом. По построению ОС — биссектри- са угла АОВ, поэтому /.АОС = /СОВ—-^ /.АОВ и углы АОС и СОВ острые. По построению углы АОС и АОХ, а также углы СОВ и BOX смежные. Сумма смежных углов равна 180°, поэто- му из равенства /АОС= /ВОС следует, что /АОХ= /ВОХ. Так как углы АОС и СОВ острые, то смежные с ними углы АОХ и BOX тупые. Рис. 44 40
160. Обозначим буквой О середину отрезка АВ, тогда О£а. а) Возьмем произвольную точку М прямой а. Если М лежит на прямой АВ, то она совпадает с точкой О, поэтому АМ = МВ. Пусть точка М не лежит на прямой АВ; £>,АОМ= Д.ВОМ по двум сторонам и углу между ними, следовательно, МА = МВ. б) Возьмем теперь точку М плоскости, такую, что АМ = ВМ. Если точка М лежит на прямой АВ, то ясно, что она совпадает с точкой О и поэтому М£а. Предположим, что точки М, А и В не лежат на одной прямой. Треугольник МАВ равнобедренный (АМ = ВМ), и отрезок МО— медиана этого треугольника (АО = ОВ). Поэтому МО также высота треугольника (см. п.18), т.е. МО .LAB. Следовательно, прямая МО совпадает с прямой а, и. значит, М£а. 165. Первая часть решения задачи (пункт (а)), как правило, не вызывает затруднений у учащихся. Для доказательства того факта, что точка О лежит на прямой К/G (пункт (б)), полезно дать учащимся указание: рассмотрите луч ОК2, являющийся продолжением луча ОК, и докажите, что лучи ОКХ и ОК2 совпа- дают. Тем самым будет доказано, что точки К, О и Кх лежат на одной прямой. 173*. Решение. Пусть Z-BAD — угол, смежный с углом Л данного треугольника АВС (рис. 46). Докажем, например, не- равенство Z.BAD> Z-В. Для этого отметим середину О отрезка АВ и на продолжении луча ОС отложим отрезок ОЕ, равный от- резку ОС; &ОВС= ДОЛЕ по двум сторонам и углу между ни- ми (см. рис. 46), поэтому Z.fl= Z.OAE. Но Z.OAE< Z.BAD, так как луч АЕ делит угол BAD на два угла, следовательно, Z.B< Z-BAD. 174*. При решении этой задачи используется утверждение, сформулированное в задаче 173. Решение. Наложим треугольник АВС на треугольник так, чтобы сторона ВС совместилась со стороной ВХСХ (ВС = ВХСХ по условию), а сторона ВА наложилась на луч В|Д, (Z.B = Z.fi| по условию) (рис. 47). При этом точка А совместится либо с точкой Д|, либо с какой-то точкой, лежащей на луче ВХА, 41
по одну или по другую сторону от А, (с точкой А2 или точкой Л3). Допустим, что точка А совместится с точкой А2. Тогда треуголь- ник АВС совместится с треугольником Л2в)С|, и поэтому ЛВ,Л2С,= Z.A = Z.B|A,C|. Но угол в,Л2С| смежный с углом Л2 треугольника Л|С(Л2, н, следовательно, он должен быть больше угла в|Л(С| (задача 173). Значит, точка Л не может совместиться с точкой Л2. Аналогично можно доказать, что точка Л не может совместиться с точкой Л3. Следовательно, точка Л совместится с точкой Л| В результате треугольник АВС полностью совмес- тится с треугольником Л|А(С|, и, значит, эти треугольники равны. 175*. Запись решения задачи значительно упрощается, если ввести цифровые обозначения углов, как показано на рнсун ке 48. Решение, a) &OAD= ДОВС по двум сторонам и углу между ними, поэтому Z.1 = Z.2, Z.3= Z.4. б) Углы 3 и 5, а также 4 и 6 являются смежными, поэтому из равенства Z.3= Z.4 следует, что Z5=Z.6. в) &EBD= £±ЕАС по стороне и двум прилежащим углам, поэтому ЕВ = ЕА. г) &.ОАЕ= £±ОВЕ по трем сторонам, следовательно, ^•7=Z.8, т. е. ОЕ — биссектриса угла XOY. 42
Для построения биссектрисы произвольного угла М на его сторонах откладываем отрезки МА=МВ, AC = BD, как показа- но на рисунке 48, б, и проводим отрезки AD и ВС. Затем прово- дим искомый луч ME, где Е — точка пересечения отрезков AD и ВС. 176*. Решение. Проведем отрезки MD. BD. MlDi, BtDt (рис. 49). 1. &BMD= дСМА по двум сторонам и углу между ними, поэтому BD = AC, Z.D— Z.4. Аналогично ДВ,Л1|£)| = ЛC|Af,A|, откуда Д,0|=А|С„ ZD, = Z2. Отсюда следует, что BD = B}Dt. 2. £±ABD = ДА|В,О| по трем сторонам, поэтому Z.3=2.1. Z. D = Z. D , следовательно, Z. 4 = Z. 2. 3. ZA = Z.A,, так как Z.A = Z-4-|- Z3= Z24- Z. 1 =А,. Та- ким образом, ДАВС = AAjfiiCi по двум сторонам и углу между ними. 177*. Решение &АВС= ДА|5|C| по двум сторонам и углу между ними, поэтому ЛВ — 2.Bt, £_С—icC^, BC = BtCi (рис. 50). а) ДCAL= ДCjKitj по двум сторонам и углу между ними (ZC=ZC„ CK—AC—AK=AlCl—AlKl = ClKl, LC=L,Cl), по- этому KL = KiLl. б) &ABL= ДА|В|7.| по двум сторонам и углу между ними (Z.B=Z.fi1, ВА = В,А„ BL = BlLi), поэтому AL = A,Z.,. 17 8*. Решение. Пусть точка В лежит на отрезке АС. До- пустим, что AD = BD = CD. Тогда треугольники ADC, ADB и 43
BDC равнобедренные, поэтому Z.4 = Z.C, Z.A — Z.ABD. Z.C=Z.DBC. Следовательно, Z.ABD=Z.CBD Но эти углы смежные, а так как они равны, то каждый из них равен 90° Итак, Z-А и Z.ABD — прямые углы, т.е. прямые AD и BD пер пендикулярны к прямой 4С. Но это невозможно, так как они пе- ресекаются в точке D. Значит, наше предположение, что AD = BD = CD, неверно, поэтому хотя бы два из этих отрезков не равны друг другу. О первом варианте тематического планирования учебного материала главы II В соответствии с первым вариантом тематического планиро- вания учебного материала на изучение темы «Треугольники» от- водится 14 часов. Их можно распределить следующим образом. § 1. Первый признак равенства треугольников 3 ч § 2. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника 3 ч § 3. Второй и третий признаки равенства треугольников 3 ч § 4. Задачи на построение 2 ч Решение задач 2 ч Контрольная работа №2 1ч Поскольку приведенный план несущественно отличается от второго варианта планирования данной темы, все рекомендации по проведению уроков, данные выше, могут быть использованы и здесь. Нужно лишь на уроках, отведенных на решение задач по теме в целом, ограничиться задачами, аналогичными тем, кото- рые включены в контрольную работу Для проведения контроль- ной работы № 2 можно использовать варианты, предложенные выше ГЛАВА III Параллельные прямые (В ч) В этой главе вводится одно из важнейших понятий — понятие параллельных прямых и дается первое представление об аксиомах и аксиоматическом мето- де в геометрии. Изучаются признаки и свойства параллельных прямых. На основе новых геометрических фактов существенно расширяется круг задач. Теория параллельных прямых дает бо- гатый материал и для внеклассной работы, в частности для ознакомления учащихся с вопросами истории, связанными с пя- тым постулатом Евклида. 44
§ 1. Признаки параллельности двух прямых (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятие параллельных пря- мых, рассмотреть признаки параллельности двух прямых, свя- занные с накрест лежащими, односторонними и соответственны- ми углами, и показать, как они применяются при решении задач Вопрос о возможных случаях взаимного расположения двух прямых на плоскости рассматривался на первых уроках геомет- рии. Поэтому изучение темы можно начать с повторения, исполь- зуя при этом готовые чертежи, плакаты или кодопозитивы. Мож- но предложить учащимся провести обоснование того факта, что две прямые не могут иметь двух или более общих точек, а затем дать определение параллельных прямых и соответствующее обо- значение: а||6. По рисунку 99 учебника можно ввести понятие параллельных отрезков, отрезка и прямой, луча и прямой, отрезка и луча, двух лучей. При рассмотрении различных пар углов, образованных дву- мя прямыми и секущей, рекомендуется провести работу, исполь- зуя заранее заготовленные таблицы или рисунки на доске. На- пример: 1) По рисунку 51, а, б, в назовите пары накрест лежа- щих, односторонних, соответственных углов. 2) На рисунке 51, в Z4 = Z6. Докажите, что Z5= Z.3, Z. 1 = Z.5, Z.2 = Z.8. 3) На рисунке 51, в Z1 = Z5. а) Выпишите пары накрест ле- жащих углов и докажите, что в каждой паре углы равны, б) Вы- пишите все пары соответственных углов и докажите, что в каж- дой паре углы равны, в) Выпишите все пары односторонних уг- лов и докажите, что сумма углов в каждой паре равна 180° Перед изучением признака параллельности двух прямых, ис- пользующего накрест лежащие углы, желательно повторить при- знаки равенства треугольников и утверждение о том, что две прямые, перпендикулярные к третьей, не пересекаются (п.12). После этого можно еще раз остановиться на определении парал- лельных прямых и отметить, что так как прямые бесконечны, то невозможно непосредственно убедиться в том, что они не имеют
общей точки. Поэтому желательно иметь какие-то признаки, по которым можно сделать вывод о параллельности прямых Уместно напомнить учащимся, что с понятием «признак» они уже встречались, когда изучали признаки равенства треугольни- ков. Теперь же предстоит познакомиться с признаками паралле- льности двух прямых. Доказательство теоремы — признака параллельности двух прямых, использующего накрест лежащие углы,— полезно про- вести по тексту учебника. Оно не является традиционным — во многих учебниках этот признак доказывается методом от про- тивного. В процессе доказательства необходимо акцентировать внимание учащихся на назначении дополнительных построений (рис. 101, в учебника). Теорема является важной и сама по себе, и потому, что на нее опираются доказательства других призна- ков параллельности прямых. После доказательства теоремы можно по рисункам учебника или по ранее заготовленным пла- катам решить устно задачи 187 и 189. Решение задачи 191 же- лательно записать на доске и в тетрадях учащихся. Два других признака, использующих соответственные и одно- сторонние углы, можно предложить учащимся изучить самостоя- тельно. В качестве упражнений для усвоения рассмотренных те- орем можно решить задачи 186 (а, в), 192. После этого следует познакомиться с практическими способа- ми построения параллельных прямых (п.26) и выполнить зада- ние 195. В качестве повторения можно решить задачу на постро- ение прямой, проходящей через данную точку и перпендикуляр- ной к данной прямой. При наличии времени полезно провести самостоятельную ра- боту обучающего характера: Вариант I 1. Параллельны ли прямые due, изображенные на рисун- ке 52? 2 На рисунке 53 точка О — середина отрезков EL и KF. До- кажите, что EF^KL. 46
пересекаются в их середи- Вариант II 1. Параллельны ли прямые тип. изображенные на рисун- ке 54? 2. На рисунке 55 отрезки MQ и N не F. Докажите, что MN^PQ Вариант III 1. Какие из прямых т, п и р, изображенные на рисунке 56, явля- ются параллельными? Ответ обос- нуйте. 2. В равнобедренных треуголь- никах CDE и FPK, изображенных на рисунке 57, Z.1 = Z.2. Докажи- те, что CD\\PF. Вариант IV I. На рисунке 58 MQ = NP, MNWPQ. 2. В равнобедренных треугольниках АВС и DEF, изображен- ных на рисунке 59, Z.1 = Z.2. Докажите, что AB^EF. Дома: пп. 24—26; вопросы I—6 (с. 63—64); задачи 186 (б), 188, 190, 193. 194.
Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определение параллельных прямых, названия углов, образую- щихся при пересечении двух прямых секущей, формулировки признаков параллельности прямых; понимать, какие отрезки и лучи являются параллельными; уметь показать на рисунке пары накрест лежащих, соответственных, односторонних углов, дока- зывать признаки параллельности двух прямых и использовать их при решении задач типа 186, 187, 188, 189, 191, 194; уметь строить параллельные прямые при помощи чертежного угольни- ка и линейки. § 2. Аксиома параллельных прямых (5 ч) Назначение параграфа — дать представление об аксиомах геометрии, ввести аксиому параллельных прямых, рассмотреть свойства параллельных прямых и показать, как они используют- ся при решении задач. Распределить материал по урокам можно следующим обра- зом: аксиома параллельных прямых — 1 урок; свойства парал- лельных прямых — 2 урока; решение задач — 2 урока. Так как учащиеся впервые встречаются с понятием аксиомы, то учителю следует начать изложение нового материала с бесе- ды об аксиомах геометрии, причем можно использовать п.27 и приложения 1 и 3 из учебника, а также книгу Г И. Глейзера ^История математики в школе», вышедшую в издательстве «Про- свещение» в 1982 году. Затем можно предложить учащимся задачу, решение которой дано в начале п.28: через точку М, не лежащую на прямой а, про- вести прямую, параллельную прямой а. Решение этой задачи до- казывает существование прямой, проходящей через данную точ- ку и параллельной данной прямой. 48
После этого можно поставить вопрос: сколько таких прямых можно провести? Полезно рассказать учащимся о том, что в гео- метрии Евклида, изложенной им в книге «Начала», ответ на дан- ный вопрос следует из знаменитого пятого постулата и этот от- вет таков: через точку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна прямая, параллельная данной. Пятый постулат зна- менит тем, что долгие годы его пытались доказать на основе остальных аксиом Евклида. И лишь в прошлом веке, во многом благодаря великому русскому математику Н. И. Лобачевскому, было доказано, что пятый постулат не может быть выведен из остальных аксиом Поэтому утверждение о единственности пря мой, проходящей через данную точку параллельно данной пря- мой, принимается в качестве аксиомы. Следует заострить внима- ние учащихся на том, что в аксиоме утверждается, что через точ- ку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна пря- мая, параллельная данной (единственность прямой), а существо- вание такой прямой доказывается. Далее можно решить задачи 196 (устно) и 197. При решении задачи 197 полезно на рисунке показать учащимся два возмож ных случая расположения прямых: а) все четыре прямые пересекают прямую р; б) одна из четырех прямых параллельна прямой р, а три дру- гие прямые пересекают ее. Эти два случая иллюстрируют ответ на вопрос задачи: по крайней мере три прямые пересекают прямую р. В этом параграфе учащиеся впервые встречаются с поня тием следствия, поэтому нужно разъяснить смысл этого поня- тия, после чего рассмотреть следствия 1° и 2° из аксиомы параллельных прямых и решить задачи 198, 200, 213. При нали- чии времени полезно устно решить задачи 217 и 218. Задачу 219 можно предложить учащимся, проявляющим интерес к гео- метрии. Свойства параллельных прямых, рассмотренные в этом па- раграфе, связаны с парами углов, которые образуются при пере сечении двух прямых секущей. Желательно добиться от учащих- ся понимания того, что накрест лежащие, соответственные и од- носторонние углы можно рассмотреть для любых двух прямых и секущей, но только в случае параллельных прямых накрест ле- жащие углы равны, соответственные углы равны, а сумма одно- сторонних углов составляет 180°. При доказательстве теоремы о накрест лежащих углах нуж- но отметить, что она является обратной признаку параллельно- сти двух прямых. Полезно сравнить условия и заключения двух теорем, теоремы, выражающей признак параллельности двух прямых, и обратной теоремы о свойстве параллельных прямых, составив следующую таблицу: 49
Признак параллельности прямых а и Ь Дано: прямые а и Ь. секущая с, Z1 и Z2— накрест лежащие углы, Zl — Z2 Свойство параллельных прямых а и Ь Дано: прямые а и Ь. секущая с, Z1 и Z2 — накрест лежащие углы, а|6 Доказать а|Ъ Доказать: Zl- Z2 После рассмотрения теоремы следует акцентировать внима- ние учащихся на методе доказательства от противного, с по- мощью которого и была доказана теорема. Кроме того, важно отметить, что если верно некоторое утверждение, то отсюда еще не следует, что и обратное утверждение тоже верно. Можно, на- пример, рассмотреть два утверждения: 1) Если точка С — сере- дина отрезка АВ, то АС = СВ. 2) Если АС = СВ, то точка С — середина отрезка АВ. Второе утверждение является обратным первому. Первое утверждение верно, в то время как второе не- верно. В самом деле, в равнобедренном треугольнике АВС с основанием АВ отрезки АС и СВ равны, но точка С не является серединой отрезка АВ. Можно предложить учащимся сформулировать утверждение, обратное теореме о смежных углах, и показать, что оно не имеет места. Полезно также предложить учащимся самостоятельно (может быть, в качестве домашнего задания) подобрать один- два примера прямых и обратных утверждений. Затем рекомендуется решить задачи 202, 203 (б), 220. Следствие из доказанной на уроке теоремы можно использо- вать в качестве задачи для самостоятельного решения с последу- ющей проверкой. Теоремы о свойствах соответственных и одно- сторонних углов, образованных двумя параллельными и секу- щей, учащиеся могут изучить самостоятельно по учебнику. На применение свойств рекомендуется решить задачи 205, 206, 208, 211 (в). В классе желательно разобрать решение задачи 212, обратив внимание учащихся на то, что свойство углов с соответственно параллельными сторонами, сформулированное в этой задаче, ча- сто используется при решении задач и потому его полезно за- помнить. 50
При наличии времени целесообразно провести самостоя- тельную работу проверочного характера с анализом ее выпол- нения: Вариант I 1 На рисунке 60 прямые а и Ь параллельны, угол 2 на 34° больше угла 1. Найдите угол 3. 2 . Через вершину прямого угла С треугольника АВС прове- дена прямая CD, параллельная стороне АВ. Найдите углы А и В треугольника, если Z-DCB = 37е. Вариант II 1. На рисунке 61 прямые а и b параллельны, угол 2 в четыре раза меньше угла 1. Найдите угол 3. 2. Через вершину С треугольника CDE с прямым углом D проведена прямая СР, параллельная прямой DE. Найдите углы С и Е треугольника, если Z-PCE = 49° Дома: пп. 27—29; вопросы 7—15 (с. 64); задачи 199, 201, 203 (а), 204, 207, 209, 210, 211 (а, б) Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать аксиому параллельных прямых и следствия из нее, знать и уметь доказывать свойства параллельных прямых и применять их при решении задач типа 196, 198, 199, 201, 203, 204, 205, 209. Решение задач (3 ч) Назначение этих уроков — привести в систему знания уча- щихся по данной теме, добиться четкого понимания того, когда в задаче нужно применить признак параллельности двух пря- мых, а когда — свойство параллельных прямых, подготовить учащихся к предстоящей контрольной работе. На этих уроках полезно порешать задачи по готовым чертежам. 1. На рисунке 62 AM=AN, AMNC=\\7°, Z/1BC=63O. До- кажите, что Af?V|| ВС. 51
2. На рисунке 63 AD = DC, DE\\AC, Z.l=30° Найдите Z2 и Z3. 3. На рисунке 64 BD\\AC, луч ВС — биссектриса угла ABD, Z.£i4B=116°. Найдите угол ВСА. 4. На рисунке 65 лучи ВО и СО — биссектрисы углов В и С треугольника АВС. На сторонах АВ и АС отмечены точки М и N так, что ВМ = МО, CN = NO. Докажите, что точки М, О и N ле- жат на одной прямой. 52
5. На рисунке 66 АЕ — биссектриса треугольника АВС, AD = DE, АЕ = СЕ, ЛАСВ = 37° Найдите Z.BDE 6. На рисунке 67 AD — биссектриса треугольника АВС, AO = OD, MO.LAD Докажите, что Л4О||Дй В классе можно решать также задачи 216, 221 На этих уро- ках полезно еще раз обсудить решения задач 217 218. 220. Дома 214. 215, 222. Контрольная работа №3(1 ч) Вариант I 1 Отрезки EF и PQ пересекаются в их середине М. Докажи- те, что PEWQF 2 Отрезок DM — биссектриса треугольника CDE Через точ- ку М приведена прямая, параллельная стороне CD и пересекаю- щая сторону DE в точке N Найдите углы треугольника DMN, если Z. CDE = 68° Вариант II 1. Отрезки MN и EF пересекаются в их середине Р. Докажи- те, что ENUAfF. 2. Отрезок AD — биссектриса треугольника АВС. Через точ- ку D проведена прямая, параллельная стороне АВ и пересекаю- щая сторону АС в точке F Найдите углы треугольника ADF, ес- ли Z. ВАС = 72° Варианзы III и IV предназначены для наиболее подготовлен- ных учащихся. Вариант III 1. Отрезок AD — биссектриса треугольника АВС. Через точ- ку D проведена прямая, пересекающая сторону АВ в точке Е так, что AE = ED Найдите углы треугольника AED, если г:вдс=б4о 2 На рисунке 68 ДС||ВД, точка М — середина отрезка АВ. Докажите, что М — середина отрезка CD. 53
Вариант IV 1. Отрезок DM — биссектриса треугольника CDE. Через точ- ку М проведена прямая, пересекающая сторону DE в точке N так, что DN = MN. Найдите углы треугольника DMN, если Z.CDE = 74°. 2. На рисунке 69 AB\\DC, AB = DC. Докажите, что точка О — середина отрезков АС и BD. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сформулируйте один из признаков параллельности двух прямых. 2. Докажите, что прямые а и Ь, изображенные на рисунке 70. параллельны, если Zl=36°, Z8=144°. 3. На рисунке 71 прямые AD и ВК параллельны, луч BD — биссектриса угла АВК, Z.ABK = 80° Найдите углы треугольни- ка ABD. Вариант II 1. Сформулируйте аксиому параллельных прямых. 2. Дан треугольник CDE. Сколько прямых, параллельных стороне СЕ, можно провести через вершину О? 3. На рисунке 72 отрезки АВ и CD пересекаются в их общей середине М. Через точку В проведена прямая а, параллельная 54
Комментарии и рекомендации по решению задач главы III 206. Возможны два случая: а) точки А и D лежат по одну сторону от прямой ВС (рис. 75); б) точки А и D лежат по разные стороны от прямой ВС (рис. 76). В первом случае углы АВС и BCD односторонние при пересечении прямых АВ и CD секущей ВС, и так как ZАВС+ ZBCD = 70°4- 110° = 180е, то ABWCD. Во втором случае углы АВС и BCD накрест лежащие при пере- сечении прямых АВ и CD секущей ВС, и так как Z ДВС=И= £-BCD, то прямые АВ и CD не параллельны, т.е. пересе- каются. 218. Отметим произвольную точку, не лежащую на прямой Ь, и проведем через нее прямую с, параллельную прямой Ъ. Так как прямая а пересекает прямую Ь, то она пересекает и прямую с. Таким образом, прямая с пересекает прямую а и параллельна прямой Ь. 219*. Предположим, что прямые а и b не параллельны, т.е. пересекаются. Тогда можно провести прямую с, которая пересе- кает прямую а и не пересекает прямую b (задача 218). Но это противоречит условию задачи. Значит, наше предположение не- верно и а || 6. 220. Пусть при пересечении двух прямых а и b секущей на- крест лежащие углы 1 и 2 не равны: Z1#Z2 Предположим, Рис. 76 Рис. 75 55
~i _ А М что прямые а и Ь параллельны. Тогда уА согласно свойству параллельных пря- мых Z. I = Z.2, что противоречит уело вию задачи. Значит, наше предполо- жение неверно и прямые а и Ь пересе- В с каются. Р|1С 77 221. Пусть О и Q — середины сто- рон АС и АВ (рис. 77). Треугольники АОМ и СОВ равны по двум сторонам и углу между ними, поэтому Z.AMO = 2.СВО, и, следовательно, прямые AM и ВС параллельны. Аналогично &ANQ= &BCQ, и, значит, AN\\BC. Итак, через точку А проходят прямые AM и AN, параллельные прямой ВС. Но через точку А можно провести только одну прямую, параллельную ВС. Значит, прямые AM и AN совпадают, т.е. точки М, А и N лежат на одной прямой. О первом варианте тематического планирования учебного материала главы III В соответствии с первым вариантом тематического планиро- вания учебного материала на изучение темы <Параллельные прямые» отводится 9 часов. Их можно распределить следующим образом: § I. Признаки параллельности двух прямых 3 ч § 2. Аксиома параллельных прямых 3 ч Решение задач 2 ч Контрольная работа № 3 1ч Несмотря на некоторое сокращение количества часов по сравнению со вторым вариантом, учителю следует выполнить основные рекомендации по изучению теоретического материала данной главы. Вместе с тем необходимо по своему усмотрению отобрать задачи из числа рекомендованных выше для решения в классе и для домашних заданий. Для проведения контрольной работы № 3 можно использовать те же варианты заданий, что и по второму варианту планирования. 56
ГЛАВА IV Соотношения между сторонами и углами треугольника (18 ч) В этой главе изучаются новые интересные и важные свойства треугольников. Открывается глава одной из важнейших теорем геометрии — теоремой о сум- ме углов треугольника. Затем рассматриваются соотношения между сторонами и углами треугольников. По ходу изучения но- вого материала повторяются многие вопросы предшествующих разделов курса: свойства смежных и вертикальных углов, при- знаки равенства треугольников, свойства параллельных прямых и другие вопросы. Завершается глава задачами на построение треугольника по трем элементам § 1. Сумма углов треугольника (2 ч) Назначение параграфа — доказать теорему о сумме углов треугольника, следствия из нее; ввести понятия остроугольного, прямоугольного и тупоугольного треугольников; рассмотреть за- дачи на применение доказанных утверждений. Изучение темы «Сумма углов треугольника» полезно начать с решения следующей задачи: На рисунке 78 BD^AC. Найдите сумму углов треугольни- ка АВС. Вслед за решением этой задачи перед учащимися можно по- ставить вопрос: случайно ли сумма углов данного треугольника АВС оказалась равной 180° или этим свойством обладает любой треугольник? Поиск ответа естественно приводит к формулиро- ванию теоремы о сумме углов треугольника. Доказав ее. целесо- образно решить устно задачи 223 (а, б, г), 225, 226. Желательно, чтобы решения задач 227 (б), 228 (а, в), 229 были записаны на доске и в тетрадях учащихся, при- чем задачу 228 (в) полезно рассмот- реть сразу после задачи 226, так_________®________________— как при решении необходимо со- слаться на доказанное в задаче / 226 утверждение: углы при основа- / нии равнобедренного треугольника / острые. Далее нужно ввести поня- /3 тие внешнего угла треугольника и А С предложить учащимся доказать в ₽ис‘ 78 57
качестве следствия из теоремы о сумме углов треугольника, что внешний угол треугольника равен сумме двух углов треугольника, не смежных с ним, а потом решить за- дачи 232 и 233. Задачу 232 желательно решить под руководством учителя, так как решение этой задачи требует допол нительных построений в связи с тем, что признак равнобедренного тре- угольника изучается позже Возможная запись решения на доске и в тетрадях учащихся может Рис. 79 быть следующей: Дано: Z.CBE — внешний угол треугольника ABC, Z.CBE = = 2 Z.A (рис. 79). Доказать: ДЛВС — равнобедренный. Решение. Проведем биссектрисы BF и BD смежных углов СВЕ и АВС, тогда BF.LBD (см. задачу 83). BF\\AC, так как Z. 1 = z.2= Z.3, а углы 1 и 3соответственные при пересечении пря- мых BF и АС секущей АВ. BDJLAC, так как BD.LBF, а fiF||HC. В треугольнике АВС биссектриса BD является высотой, следова тельно, дЛВС равнобедренный (см. задачу 133). Обратное утверждение также верно, а именно: если треуголь ник равнобедренный, то внешний угол при вершине, противо лежащей основанию треугольника, в два раза больше угла при основании. Действительно, этот внешний угол равен сумме двух углов при основании равнобедренного треугольника, а так как углы при основании равны, го данный внешний угол в два раза больше угла при основании треугольника. Перед введением классификации треугольников по углам (п. 31) полезно задать учащимся такой вопрос: «Может ли тре угольник иметь: а) два прямых угла; б) два тупых угла; в) один прямой и один тупой угол?» Ответы должны быть обоснованы с помощью теоремы о сумме углов треугольника. Из этих ответов следует вывод (следствие из теоремы о сумме углов треугольника): в любом треугольнике либо все три угла острые, либо два угла острые, а третий — тупой или прямой. Те- перь можно ввести понятия остроугольного, тупоугольного и пря моугольного треугольников и обратить внимание ребят на назва ниях сторон прямоугольного треугольника — гипотенуза и катет. На одном из уроков полезно провести самостоятельную рабо- ту обучающего характера (на 15—20 мин): Вариант 1 1. Один из углов равнобедренного треугольника равен 96° Найдите два других угла треугольника. 58
2. В треугольнике CDE с углом Е, равным 32е, проведена биссектриса CF. Z.CFD = 72°. Найдите Z.D Вариант II 1. Один из углов равнобедренного треугольника равен 108° Найдите два других угла треугольника. 2. В треугольнике CDE проведена биссектриса CF, Z.D = = 68°, ZE = 32°. Найдите Z.CFD. Вариант III 1. В равнобедренном треугольнике MNP с основанием МР и углом N, равным 64°, проведена высота МН. Найдите Z.PMH. 2. В треугольнике CDE проведены биссектрисы СК и DP, пе- ресекающиеся в точке F, причем Z.DFK = 18° Найдите Z.CED. Вариант IV 1. В равнобедренном треугольнике CDE с основанием СЕ и углом D, равным 102°, проведена высота СН Найдите Z.DCH. 2. В треугольнике АВС проведены биссектрисы AM и BN, пе- ресекающиеся в точке К, причем Z.AKN = 58°. Найдите Z.ACB. Дома: пп. 30—31: вопросы 1—5 (с. 84); задачи 223 (а), 227 (а), 228 (б), 230, 231, 234. 235 Наиболее подготовленным учащимся можно предложить ре- шить дома задачи 333, 334, 335. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь доказывать теорему о сумме углов треугольника и ее следствия; знать, какой угол называется внешним углом треугольника, ка- кой треугольник называется остроугольным, тупоугольным, пря- моугольным; уметь решать задачи типа 223, 224, 225, 226, 228, 229, 234. § 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника (3 ч) Назначение параграфа — рассмотреть теоремы о соотноше- ниях между сторонами и углами треугольника, следствия из этих теорем; показать, как они применя- ются при доказательстве других те- орем и решении задач. Изучение нового материала мож- но начать с решения подготовитель- ной задачи: Дано: &МОС, М — К — С, КМ = 0М (рис. 80) Доказать: a) Zl>^3. б) ZM0C>^3. 59
Доказательство, а) &.ОМК равнобедренный с основа нием ОК, поэтому Z.1 = Z.2. Угол 2 — внешний угол треуголь- ника ОКС, поэтому Z.2> Z.3. Итак, Z. 1 = Z.2 и Z.2> Z.3, сле- довательно, Z. 1 > Z.3. б) Так как М— К — С, то Z.МОС> Z. 1, а так как Z.1 > Z.3, то Z. М ОС >Z.3. Затем следует сформулировать и доказать первое утвержде- ние теоремы (в треугольнике против большей стороны лежит больший угол) и решить устно задачу 236. Перед доказательст- вом второго утверждения теоремы (в треугольнике против боль- шего угла лежит большая сторона) полезно напоминать учащим ся, какая теорема называется обратной данной, и предложить привести примеры обратных теорем, изученных ранее. После этого целесообразно дать им возможность самостоятельно сфор- мулировать утверждение, обратное первому утверждению. На классной доске и в тетрадях учащихся желательно сделать сле- дующую запись: Теорема Обратная теорема Дано (условие) дЛАС. АВ>АС дЛАС, ДЛСА>ДЛАС Доказать (заключение) ЛАСВ> /.АВС ЛА>ЛС Доказательство обратного утверждения проводится методом от противного. В связи с этим, после того как сформулирована обратная теорема, записаны ее условие и заключение, полезно вспомнить, что при сравнении двух отрезков, например CD и EF, возможен один и только один из трех случаев: CD>EF, CD = EF, CD<EF. Поэтому, если мы предполагаем, что CD не больше EF, то возможны два случая: либо CD = EF, либо CD<EF. После этих предварительных рассуждений учащимся легче понять, почему при доказательстве теоремы, предположив, что АВ не больше АС, мы рассматриваем два возможных случая: ли- бо АВ = АС, либо АВ<АС. Далее можно решить устно задачу 237. При наличии времени полезно решить также следующие за- дачи: 1. В треугольнике АВС угол С тупой, К — произвольная точ- ка на стороне АС. Докажите, что ВК<АВ. 2. В треугольнике АВС на стороне АС отмечена точка D так, что DC = BC Докажите, что Z_B~> Z.A Следствие 1 учащиеся могут доказать самостоятельно, а за- тем можно решить задачу 239. На следствие 2, выражающее признак равнобедренного тре- угольника, следует обратить особое внимание, так как этот при- 60
знак часто используется в дальнейшем при доказательстве тео- рем и решении задач. На применение признака равнобедренного треугольника ре- комендуется решить задачи 240. 241, 242, 243, 247. Решение задачи 243 полезно записать на доске, с тем чтобы учащиеся перенесли его в свои тетради. Возможное оформление решения задачи Дано: Д ЛВС, AAt — биссектриса, СД||ДЛ|, D£AB (рис. 81). Доказать: AC—AD. Решение. Z1 = Z2, так как А А,—биссектриса треуголь- ника АВС. Z 1 = Z4 как накрест лежащие углы при пересечении парал- лельных прямых ДД, и CD и секущей АС. Z2 = Z.3 как соответственные углы при пересечении паралле- льных прямых ЛД| и CD и секущей AD. Из равенств Z1 = Z2, Z1 = Z4, Z2 = Z3 следует, что Z3=Z4, а потому AC — AD. При наличии времени можно решить следующую задачу. В прямоугольном треугольнике АВС гипотенуза АВ равна 10 см. Найдите CD. если А—D — В и BD = CD Возможное оформление решения задачи Дано: ДДВС, ZC = 90e, ДВ=10 см, А — D — В (рис. 82), BD = CD Найти: CD. Решение. ZB=Z2, так как по условию CD = DB. Zl + Z2 = 90°, ZB-|-Z>4=90o, но Z2 = ZB, поэтому Z4=Z1 и дДОС равнобедренный: AD = CD. Итак CD = DB по условию, AD = CD по доказанному, следовательно.СД=-^ АВ = =5 см На одном из уроков рекомендуется провести самостоятель- ную работу обучающего характера на 15—20 минут: 61
Вариант I В треугольнике АВС проведена биссектриса BD, Z.4 = 75°, Z.C = 35е а) Докажите, что &BDC равнобедрен- ный. б) Сравните отрезки AD и DC. Вариант II В треугольнике CDE проведена биссектриса EF, Z. С=90°, Z.D = 30°. а) Докажите, что &DEF равнобед- ренный. б) Сравните отрезки CF и DF. После рассмотрения теоремы о неравенстве треугольника ре- комендуется в классе решить задачи 248, 249, 250(a), 253. Реше- ние задачи 253 можно записать следующим образом. Решение. 1) Пусть внешний угол при вершине А равнобед- ренного треугольника АВС острый, тогда Л ВАС тупой. Следова- тельно, ВС — основание треугольника, а потому Z.B=Z.C и АВ = АС. 2) ВС>АВ и ВС>АС, так как против тупого угла ле- жит большая сторона треугольника. Поэтому, учитывая условия задачи, имеем: ВС — ДВ = 4 см. 3) АВ + АС + ВС = 25 см, или 2АВ + ВС=25 см. Но ВС=АВ+4 см, следовательно, ЗАВ + 4 см = = 25 см, откуда АВ = 7 см. ВС=11 см, АС = 7 см. Перед предстоящей контрольной работой рекомендуется вы- делить один урок для решения задач, на котором целесообразно рассмотреть задачи 246, 296, 297, 298 учебника, а также следую- щую задачу: Отрезок ЕК — биссектриса треугольника DEC. Докажите, что КС<ЕС. Возможная запись решения Угол ЕКС — внешний угол треугольника DKE (рис. 83), поэ- тому он больше угла 1 и, следовательно, больше угла 2, так как Z. 1 = Z.2. Так как Z-EKC> Z.2, то ЕС>КС (по теореме о соотно- шениях между сторонами и углами треугольника). Дома: пп. 32—33; вопросы 6—9 (с. 84); задачи 238, 244, 245, 250 (б, в), 251, 252. Наиболее подготовленным учащимся можно предложить задачи 299, 300. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь доказывать теорему о соотношениях между сторонами и углами треугольника и следствия из нее, теорему о неравенстве тре- угольника, применять их при решении задач типа 236, 237, 238, 239, 240, 243, 244, 248, 249, 250. 62
Контрольная работа № 4 (I ч) Вариант I 1. На рисунке 84 Zdfl£=104e, ZDCF = 76e, АС= 12 см. Найдите сторону АВ треугольника АВС. 2 В треугольнике CDE точка М лежит на стороне СЕ, при- чем Z.CMD острый. Докажите, что DE>DM. 3. Периметр равнобедренного тупоугольного треугольника равен 45 см. а одна из его сторон больше другой на 9 см. Найди- те стороны треугольника. Вариант II 1. На рисунке 85 ZB4£=112e, Z-DBF=№'a, ВС = 9 см. Найдите сторону АС треугольника АВС. 2. В треугольнике MNP точка К лежит на стороне MN, при- чем Z-NKP острый Докажите, что КР<МР. 3. Одна из сторон тупоугольного равнобедренного треуголь- ника на 17 см меньше другой. Найдите стороны этого треуголь- ника, если его периметр равен 77 см. Варианты III и IV предназначены для более подготовленных учащихся. Вариант III 1. На рисунке 84 Z_CBM= Z.ACF, Рлвс=34 см, ВС =12 см. Найдите сторону АС треугольника АВС. 2. В треугольнике MNK ZK = 37°, ZAf = 69°, NP — биссект- риса треугольника. Докажите, что МР<РК. 3. Периметр равнобедренного треугольника равен 45 см, а одна из его сторон больше другой на 12 см. Найдите стороны треугольника Вариант IV I На рисунке 85 Z_EAM= Z.DBF, ВС=\7 см, Рдвс=45 см. Найдите сторону АВ треугольника АВС 63
2. В треугольнике CDE /LE = 7b°, Z.D = 66°, EK биссект- риса треугольника. Докажите, что KC>DK 3. Периметр равнобедренного треугольника равен 50 см, а одна из его сторон на 13 см меньше другой Найдите стороны треугольника. § 3. Прямоугольные треугольники (4 ч) Назначение параграфа — рассмотреть некоторые свойства прямоугольных треугольников, признаки их равенства и по- казать, как они применяются при решении задач. Изучение п. 34 «Некоторые свойства прямоугольных тре- угольников» можно начать с решения задач 254 и 255. После этого рассмотреть свойство 1° и посоветовать учащимся залом нить его, поскольку оно часто используется при решении задач. Использование этого свойства можно показать на примере зада- чи 265. Доказательство свойств 2° и 3° следует провести учителю самому с записью условия и заключения прямого и обратного утверждений на доске в виде таблицы. Эту таблицу учащиеся должны воспроизвести в своих тетрадях. Теорема Обратная теорема Дано ДДВС. Z.A — 90*. Z В-30’ ДДВС, Z.4—90*. 40.1 ВС Доказать дс-1вс ZB—30* Затем рекомендуется решить задачи 257, 259, 260. Перед рассмотрением признаков равенства прямоугольных треугольников полезно повторить признаки равенства треуголь- ников, изложенные в главе II, и решить задачу 132, а также сле- дующую задачу: Задача. Гипотенузы BD и АС прямоугольных треугольни ков ABD и АВС с общим катетом АВ и с равными катетами AD и ВС пересекаются в точке О (рис 86). Докажите, что треугольник АОВ равнобедренный. Желательно, чтобы учащиеся са- мостоятельно доказали признаки равенства прямоугольных треуголь- ников по двум катетам, по катету и прилежащему острому углу, по ги потенузе и острому углу. На применение признака равен- 64
Рис. 88 ства прямоугольных треугольников по гипотенузе и острому углу можно решить задачи 261, 263. На доказательство признака равенства прямоугольных тре- угольников по гипотенузе и катету следует обратить особое вни- мание Если предыдущие признаки доказываются весьма просто, то доказательство этого признака требует дополнительных по- строений и непростых логических рассуждений. После того как учитель сам проведет доказательство признака равенства пря- моугольных треугольников по гипотенузе и катету, можно ре- шить задачу 267 на применение рассмотренного признака. Затем можно предложить учащимся самостоятельно сформулировать и доказать признак равенства прямоугольных треугольников по катету и противолежащему углу (задача 268) и решить задачу 269 на применение этого признака. На уроках по решению задач по теме «Прямоугольные тре- угольники» полезно провести устную работу по чертежам: 1. На рисунке 87 Z.B=Z.C=90°, Z.1 = Z.2. Докажите, что AB = CD 2. На рисунке 88 AB = CD, BC=AD, AAFB = А СЕ D = 90° Докажите, что BF = ED, AF = EC. 3. На рисунке 89 Zl = Z2 = 90°. AB = DC. Докажите, что BC=AD 4. На рисунке 90 АН и — высоты треугольников АВС и 4|BjC|, y4C = ^jC|, Z1 = Z2, АН = AtH}. Докажите, что ДЛВС = ДЛДС, На одном из уроков целесообразно провести самостоятель- ную работу проверочного характера (на 20 мин): 3 Апнасаа. 7—* ал- 65
Вариант I 1. На рисунке 91 AD = DC, ED = DF, Z.l = Z2 = 90°. Дока- жите, что ДДВС равнобедренный. 2. Один из углов прямоугольного треугольника равен 60°, а сумма гипотенузы и меньшего катета равна 18 см. Найдите ги потенузу и меньший катет. Вариант 11 1. На рисунке 92 Z 1 = Z2, Z3= Z4 = 90°, BD = DC. Дока жите, что ДДВС равнобедренный. 2. Один из острых углов прямоугольного треугольника в два раза меньше другого, а разность гипотенузы и меньшего катета равна 15 см. Найдите гипотенузу и меньший катет. Варианты III и IV предназначены для более подготовленных учащихся. Вариант III 1. Через середину отрезка АВ проведена прямая а. Из точек А и В к прямой а проведены перпендикуляры АС и BD. Докажите, что AC = BD. 2. В прямоугольном треугольнике CDE с прямым углом Е проведена высота EF. Найдите CF и FD, если CD = 18 см, а Z DCE = 30°. Вариант IV 1. Из точки М биссектрисы неразвернутого угла О проведе- ны перпендикуляры МА и МВ к сторонам этого угла. Докажите, что МА =МВ. 2. В прямоугольном треугольнике АВС с гипотенузой АВ и углом 4, равным 60°, проведена высота СН. Найдите ВН, если АН = 6 см. При наличии времени желательно на одном из уроков под ру- ководством учителя решить задачу 270. На нее следует обратить 66
особое внимание, так как эта задача является одной из первых задач на построение, в которой анализ дает ключ к решению. П. 36 «Уголковый отражатель» можно предложить прочитать самостоятельно тем, кто проявляет интерес к геометрии и ее при- ложениям. Дома: пп. 34—35; вопросы 10—13 (с. 84); задачи 256, 258, 262, 264, 266. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь доказывать свойства 1° — 3° прямоугольных треугольников; знать формулировки признаков равенства прямоугольных треугольни- ков и уметь их доказывать; уметь применять свойства и призна- ки при решении задач типа 254, 255, 256, 258, 260, 263, 265. § 4. Построение треугольника по трем элементам (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятия расстояния от точ- ки до прямой и расстояния между параллельными прямыми, по- казать, как они применяются при решении задач, рассмотреть задачи на построение треугольника по трем элементам. На первом уроке рекомендуется рассмотреть понятия рассто- яния от точки до прямой и расстояния между параллельными прямыми. Перед тем как ввести понятие наклонной, полезно вспомнить, как вводилось понятие перпендикуляра, проведенного из данной точки к данной прямой. Для усвоения понятия расстояния от точки до прямой рекомендуется решить задачи 271, 275, 276. Затем следует разобрать доказательство теоремы, выражающей одно из важнейших свойств параллельных прямых: все точки каждой из двух параллельных прямых равноудалены от другой прямой. После доказательства теоремы нужно ввести понятие рассто- яния между параллельными прямыми и решить задачи 278, 281, 282. Полезно отметить, что справедливо утверждение, обратное доказанной теореме. Оно лежит в основе конструкции рейсмуса (рис. 139 учебника), применяемого в столярном деле для размет- ки прямых, параллельных краю бруска. Следующие уроки нужно посвятить решению трех основных задач на построение треугольника с помощью циркуля и линей- ки: а) по двум сторонам и углу между ними; б) по стороне и двум прилежащим к ней углам; в) по трем сторонам (п. 38). Полезно напомнить учащимся, что значит решить задачу на построение с помощью циркуля и линейки, можно рассказать о том, что обычно задачи на построение решаются по схеме, состо- ящей из четырех частей: I) анализ; 2) построение; 3) доказатель- 67
ство; 4) исследование (описание схемы содержится в п. «Задачи повышенной трудности к главам III и IV»). Вместе с тем учителю нужно иметь в виду, что в VII классе, как правило, следует ограничиться только выполнением и описа- нием построения. В отдельных случаях можно провести устно анализ и доказательство, а элементы исследования должны при- сутствовать лишь тогда, когда это оговорено условием задачи. В классе рекомендуется решить задачи 284, 286, 289, 290, 291 (в), 292, 293. Наиболее подготовленным учащимся можно предложить за- дачи 303, 304, 305, 311, 313, 316, 317. На одном из уроков полезно провести самостоятельную рабо- ту проверочного характера (на 20—25 мин): Вариант I 1. Постройте прямоугольный треугольник по катету и приле- жащему острому углу. 2. Даны отрезки PQ и P,Q| и угол hk. Постройте треугольник CDE так, чтобы CE = PQ, Z.C= Z.hk. CF = PtQlt где CF— вы- сота треугольника. Вариант II 1. Постройте равнобедренный треугольник по основанию и медиане, проведенной к основанию. 2. Даны отрезки PQ, P\Qi и P2Q2 Постройте треугольник EKF так, чтобы EF = PQ, KF = PtQt, FD — P2Q2, где FD — высо- та треугольника. Дома: пп. 37—38; вопросы 14—20 (с. 84—85); задачи 273, 274, 277, 280, 283, 285, 287, 288, 290, 291 (а, б, г). Наиболее подго- товленным учащимся можно предложить задачи 294. 295. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, какой отрезок называется наклонной, проведенной из данной точки к данной прямой, что называется расстоянием от точки до прямой и расстоянием между двумя параллельными прямыми, уметь доказывать, что перпендикуляр, проведенный из точки к прямой, меньше любой наклонной, проведенной из той же точки к этой прямой; теорему о том, что все точки каждой из двух па раллельных прямых равноудалены от другой прямой; уметь строить треугольник по двум сторонам и углу между ними, по стороне и двум прилежащим к ней углам, по трем сторонам уметь решать задачи типа 271. 273, 277, 278(a), 283, 284. 288 290, 291. Решение задач (3 ч) Назначение этих уроков — закрепить в процессе решения за дач усвоение изученного материала по теме «Прямоугольные 68
треугольники», продолжить формирование навыков в решении задач на построение На этих уроках в классе желательно решить задачи 301, 302, 308, 310, 314 (б, в), 315 (а, ж, з), 318. Наиболее подготовленным учащимся можно предложить задачи 319, 320, 321. При наличии времени можно решить также следующую за дачу: Задача. Постройте прямоугольный треугольник по гипоте- нузе и внешнему углу при вершине острого угла. Решение. Начертим данные отрезок PQ и угол hk (рис. 93). Построение. 1. Проведем прямую, отметим на ней точку В и отложим отрезок ВС, равный PQ 2. Отложим от луча BD, являющегося продолжением луча ВС, угол DBM, равный углу hk. 3. Построим прямую, проходящую через точку С и перпенди- кулярную к прямой ВМ, и обозначим буквой А точку пересече- ния этой прямой с лучом ВМ. Треугольник АВС искомый. Доказательство (устно). По построению треугольник АВС прямоугольный, гипотенуза ВС равна данному отрезку PQ и внешний угол ABD треугольника равен данному углу hk. Та- ким образом, построенный треугольник АВС удовлетворяет всем условиям задачи. Следует обратить внимание учащихся на то, что задача имеет решение только в том случае, когда данный угол hk тупой. Же- лательно, чтобы учащиеся сами обосновали справедливость это- го утверждения. Дома: задачи 307, 314 (а), 315 (в, г, д, е, и) Контрольная работа №5(1 ч) Вариант I 1. В остроугольном треугольнике MNP биссектриса угла М пересекает высоту NK в точке О, причем ОК = 9 см. Найдите расстояние от точки О до прямой MN. 2. Постройте прямоугольный треугольник по гипотенузе и острому углу. 69
Дополнительное задание. С помощью циркуля и линейки постройте угол, равный 150°. Вариант II 1. В прямоугольном треугольнике DCE с прямым углом С проведена биссектриса EF, причем FC= 13 см. Найдите рассто- яние от точки F до прямой DE. 2. Постройте прямоугольный треугольник по катету и приле- жащему к нему острому углу. Дополнительное задание. С помощью циркуля и линейки постройте угол, равный 105° Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сформулируйте теорему о сумме углов треугольника. 2. Один из углов при основании равнобедренного треугольни ка равен 65°. Найдите остальные углы треугольника. 3. В треугольнике ABC Z.B= 110°, биссектрисы углов А н С пересекаются в точке О. Найдите угол АОС. Вариант II 1. Сформулируйте свойство катета прямоугольного треуголь- ника, лежащего против угла в 30°. 2. В прямоугольном треугольнике ЛВС Z.C=90®, Z.B = 60°, АВ = 15 см Найдите ВС 3. Один из углов прямоугольного треугольника равен 60е, а сумма гипотенузы н меньшего катета равна 42 см Найдите ги- потенузу. Вариант III 1. Сформулируйте признак равенства прямоугольных тре- угольников по гипотенузе и катету. 2. В треугольниках АВС и 4|В1С1 Z.B= Z.B,=90°, AB — AtBi, AC=AlCl. Найдите углы и С, треугольника Д.В.С,, если /£Д = 34°, ZC = 54°. 3. На сторонах угла А отмечены точки В и С так, что АВ = АС. Через точки В и С проведены прямые, перпендикуляр- ные соответственно к сторонам АВ и АС данного угла и Пересе кающиеся в точке М. Докажите, что МВ = МС. Вариант IV 1. Сформулируйте признак равенства прямоугольных тре угольников по гипотенузе и острому углу. 2. В треугольниках АВС и Л^С, углы В и В, прямые. Z.4= Z.4|, ЛС=Л|С|. Найдите стороны В]С| и Л ,В, треугольника j4|BtC|, если ВС= 17 см, АВ=\2 см. 70
3. Даны два равных прямоугольных треугольника АВС и Л,в,С|, у которых Z.B = Z-A = Z.4,. ВН и ВХНХ — вы- соты. Докажите, что £^ВНС— ^.ВХНХСХ. Вариант V I. Что называется расстоянием от точки до прямой? 2. Начертите прямую а и отметьте точку М на расстоянии 3,5 см от нее. Постройте наклонные из точки М к прямой а дли- ной 6 см и 8,5 см. (При построении используйте чертежный угольник, циркуль, масштабную линейку.) 3. Даны два равных треугольника АВС и Д|В,С|, у которых Z-A = Z.4|, а углы В и Вх тупые. Докажите, что расстояния от вер- шин А и Д| соответственно до прямых ВС и ВХСХ равны. Комментарии и рекомендации по решению задач главы IV 279*. Пусть точка А удалена от прямой а на расстояние Л. Проведем через точку А прямую d, параллельную прямой а (рис. 94) По теореме п. 37 все точки прямой d удалены от пря- мой а на расстояние h. Если же точка М лежит по ту же сторону от прямой а, что и точка А, но не лежит на прямой d, то расстоя- ние от точки М до прямой а не равно h. В самом деле, проведем через точку М прямую, перпендикулярную к прямой а и пересе- кающую ее в точке Мх (см. рис. 94). Она пересекает и прямую d (так как a||d) в некоторой точке М2. Точки М и М2 не совпадают, поэтому М,М =£М,М2, т. е. Л4|Л1=#=Л. Следовательно, все точки плоскости, расположенные по одну сторону от прямой а и уда- ленные от нее на данное расстояние h, лежат на прямой d, па раллельной а. 294. Даны три отрезка PXQX, P2Q2 и P3Q3. Требуется по строить треугольник АВС так, чтобы AB = PtQx, AC = P2Q2, CH = P3Q3, где CH — высота треугольника АВС. Построим отрезок AB = PXQX и проведем прямую р, парал дельную прямой АВ, так, чтобы расстояние между прямыми АВ и р было равно P3Q3 (задача 284). Вершина С треугольника АВС лежит на прямой р. Для построения точки С проведем окруж- Рис. 94 71
Рис. 96 ность с центром А радиуса P2Q2. Точка пересече- ния этой окружности с прямой р — искомая точ- ка С. Задача не имеет решения, если Р2Оч> P3Q3 299. При решении этой задачи удобно обозна- чить величину угла А буквой х и ввести цифро- вые обозначения для углов, как показано на ри сунке 95. Итак, Z.A = x, поэтому ZA = ЛА = х, Z2 = 2x (как внешний угол треугольника APQ). Z4 = Z2 = 2x, Z3=180°—(Z24-Z4)=180° — — 4х, z5= 180е —(Z 14-Z3)=3x, Z6=Z5 = 3x. Далее, Z7= ZB — Z6, но ZB= ZC= l8°2~X , поэтому Z7= l8°2~* — — 3x= l80*~7-. Так как Z8= ZC, to ZC+Z8-f-Z7 = = 2ZC-|-Z7= 180°, или 180е —x4-—у—= 180°. Отсюда по- лучаем, что х=20°. Итак, ZA=20°. 300. Пусть АВС — тупоугольный треугольник с тупым углом А (рис. 96). Предположим, что основание Н высоты АН лежит не на стороне ВС, а на продолжении этой стороны, например на лу че BD (см. рис. 96). Тогда получим, что внешний угол АВС тре- угольника АВН острый, а угол АНВ этого треугольника прямой, т. е внешний угол треугольника меньше угла треугольника, не смежного с этим внешним углом. Но это невозможно. Поэтому точка Н не может лежать на продолжении стороны ВС. Точка Н не может также совпадать с точкой В, так как тогда угол АВС прямой, а он по условию острый. Следовательно, точка Н лежит на стороне ВС. Аналогично можно доказать, что основания высот, проведен- ных из вершин острых углов тупоугольного треугольника, лежат на продолжениях сторон. 303*. Через точку А проведем перпендикуляр АО к прямой а (дороге) и отметим на прямой АО точку А, так, чтобы ОА = ОА (рис. 97). Пусть отрезок AtB пересекает прямую а в точке С. Точ- ка С и есть искомая точка. Действительно, так как СА = СА,, то АС + СВ = А1С + СВ = А1В, а для любой другой точки М прямой а имеем- АМ + МВ = А ,Л4 +МВ>АХВ (неравенство треугольни ка). Таким образом, для точки С сумма АС4-СВ наименьшая 72
Рис. 87 311. Проведем биссектрисы уг- лов, образованных при пересечении двух прямых ОА и ОВ (рис 98). Возьмем произвольную точку С на одной из биссектрис и докажем, что она равноудалена от прямых ОА и ОВ, т. е. докажем, что CD = CE. В самом деле, прямоугольные тре- угольники ODC и ОЕС равны по ги- потенузе (ОС — общая гипотенуза) и острому углу (Z. 1 = Z.2), поэтому CD = CE. Докажем теперь, что лю- бая точка М, расположенная внутри угла АОВ и равноудаленная от сто- рон ОА и ОВ, лежит на биссектрисе этого угла. Для этого прове- дем перпендикуляры MN и МР к прямым ОА и ОВ и рассмот- рим прямоугольные треугольники ONM и ОРМ. Они равны по катету и гипотенузе (ОМ — общая гипотенуза, MN — MP, так как по условию точка М равноудалена от сторон ОА и ОВ), по- этому Z.NOM= Z.POM, т. е. луч ОМ — биссектриса угла АОВ. Из доказанных утверждений следует, что искомое множество то- чек состоит из двух прямых, содержащих биссектрисы углов, об- разованных при пересечении данных прямых. 316. Допустим, что треугольник с данными стороной АВ, вы- сотой СН и медианой AM построен (рис. 99). Проведем через точ- ку С прямую а, параллельную прямой АВ, и продолжим медиану AM до пересечения с прямой а в точке D. Согласно задаче 282 точка М — середина отрезка AD. Из проведенного анализа вытекает следующий способ построения искомого треугольника АВС. Строим две параллельные прямые, отстоящие друг от дру- га на расстоянии, равном данной высоте треугольника. На одной из прямых отмечаем точку А и откладываем отрезок АВ, равный данной стороне треугольника. Строим окружность с центром А и радиусом, вдвое большим данной медианы треугольника. Пусть D — точка пересечения окружности и второй прямой. Далее стро- им середину М отрезка AD и проводим прямую ВМ до пересече- ния со второй из параллельных прямых в точке С. Треугольник АВС искомый. 73
О первом варианте тематического планирования учебного материала главы IV Согласно первому варианту тематического планирования учебного материала на изучение темы «Соотношения между сто- ронами и углами треугольника» отводится 16 часов, т. е. почти столько же, сколько и по второму варианту. Поэтому рекоменда- ции по проведению уроков, данные выше, могут быть пол ностью использованы и здесь. Повторение. Решение задач (10 ч) На 10 уроках, которые отводятся на решение задач и повто- рение всего учебного материала курса геометрии VII класса, по- лезно сконцентрировать внимание учашихся на следующих узло- вых вопросах курса: Измерение отрезков и углов; перпендикулярные прямые 2 ч Треугольники: признаки равенства равнобедренных тре- угольников, равнобедренные треугольники, сумма углов тре- угольника, соотношения между сторонами и углами тре- угольника, прямоугольные треугольники 4 ч Параллельные прямые 2 ч Задачи на построение: основные построения, построение треугольников по трем элементам 2 ч На уроках повторения следует систематизировать сведения об основных свойствах геометрических фигур, повторить доказа- тельства отдельных наиболее важных теорем. При этом могут быть использованы заранее подготовленные карточки для устно- го опроса, составленные по материалу каждой главы. Целесообразно не менее половины каждого урока отводить на решение задач. Рекомендуется использовать следующие зада- чи учебника: 33, 36, 61, 65, 70, 82, 83, 156, 162, 170, 172, 193, 204, 208, 244, 259, 269, 286, 291, 294. Отдельным ученикам, которые проявляют особый интерес к изучению геометрии, можно пред- ложить некоторые из задач повышенной трудности (задачи 322—362), в частности те задачи, решения которых даны в этом пособии. Согласно первому варианту тематического планирования учебного материала на решение задач и заключительное повто- рение всего курса геометрии VII класса отводится 4 часа. Комментарии и рекомендации по решению задач повышенной трудности 322. Пусть отрезок CD принят за единицу измерения, тогда CD = 1, АВ = а. Если АВ — новая единица измерения, то АВ= 1, CD — b. При переходе от единицы измерения CD к единице изме- рения АВ числа, выражающие длины всех отрезков, умножают- 74
Рис. 101 ся на одно и то же число, которое обозначим через k. Тогда 1 • k = Ь, а • k = 1. Отсюда следует, что ab = 1. 326. Пусть а, и а2 — две из данных шести прямых, которые пересекаются в точке А. Через точку А по условию проходит по крайней мере еще одна из данных прямых, которую обозначим а3 (рис. 100). Докажем, что оставшиеся три прямые также проходят через точку А. Допустим, что какая-то из них, например прямая а4, не проходит через точку А. Эта прямая по условию задачи пересекает прямые а(, а2, а3. Обозначим точки пересечения ^2« ^3 Точки А, Д), Д2, А3—попарно различные точки. Через каж- дую из трех точек Д(, Д2, Л3 должна проходить по крайней мере еще одна прямая из данных прямых, отличная от а,, а2, а3, а4. Но это невозможно, так как дано всего шесть прямых. Таким обра- зом, наше предположение неверно, и, следовательно, все прямые проходят через точку А. 327. Пусть A , и Д2 — две из данных шести точек, ad — пря- мая Д|Д2 (рис. 101) На прямой d по условию задачи лежит по крайней мере еще одна из данных точек, которую обозначим Д3. Докажем, что оставшиеся три точки также лежат на прямой d. Допустим, что какая-то из них, например точка Д4, не лежит на прямой d. Тогда прямые d, Л(Д4, ДЙ4, ДИз— попарно различ- ные прямые. На каждой из трех прямых Д(Д4, АгА4, ДэД4 должна лежать по крайней мере еще одна из данных точек, отличная от Д|, А3, Д3, Д4. Но это невозможно, так как дано всего шесть точек. Мы пришли к противоречию, и. следовательно, все шесть данных точек лежат на прямой d. 328. Пусть точка О — середина отрезка АВ (рис. 102). A4OCj= &ВОС3 по двум сторонам и углу между ними, следова- тельно, АДОС( = £-ВОС3. Докажем, что точки О, С, и С2 лежат на одной прямой. Для этого рассмотрим луч ОС — продолжение луча OCt; Z.AOCt= Z.BOC как вертикальные углы и Z.4OC|= Z.BOCt по доказанному. Отсюда следует, что лучи ОС и ОС2 совпадают, поэтому точки С), С2 и О лежат на одной пря- 75
мой, и, значит, прямая С,С2 проходит через точку О — середину отрезка А В. 329. Пусть в треугольниках АВС и Л,в|С| Z.4 = ZL4„ j4C = 4,Ci и АВ-^-BC = AiBl + BfCj (рис. 103). Продолжим сторо- ны АВ и Л,В, на отрезки BD = BC и В{О{ = ВХСУ. Рассмотрим треугольники ADC и Д^С, Эти треугольники равны по двум сторонам (ДС = Д|С|, ДО = Д(О|) и углу между ними (ДД=ДД|), поэтому DC = D|C, и Z.D= Z.D,. Так как &DBC и ДД^С,— равнобедренные треугольники с равными основа- ниями и равными углами при основании, то они равны, поэтому BD = BiD, Из равенств AD = AtD} и BD = BtD} следует, что AB = AtBt, и, следовательно, треугольники АВС и Д^С, равны по двум сторонам и углу между ними. 337. Пусть О — точка пересечения биссектрисы AAt тре- угольника АВС с прямой ВМ Введем цифровые обозначения для углов, как показано на рисунке 104 Согласно условию задачи Z7=| АД =40°, АВ= АС=50°, Zl=30°, А2=10°, ВС±ДДЬ поэтому Z.5=Z.6=60°. Докажем сначала, что ДДОС= ДМОС. У этих треуголь- ников ОС — общая сторона и прилежащие к ней углы равны. В самом деле, А8 = 180°— Z_6= 120° Z.M0C= Z.5+ Z.6 = 76
Z4=ZC—ZOCB=ZC—211=20°, Z3=^C — — Z.2— Z4=50°— 10е —20° = 20°. Отсюда следует, что ОА = ОМ И /L()MC= Z7 = 40°. Треугольник ОАМ равнобедренный, и Z.AOM = Z8= 120°. поэтому Z.OMA =^’ 60° = 30° Таким образом, Z.AMC = = Z ОМА 4- Z ОМС = 70°. 341. 1) Докажем, что Z.ADB> Z.ADC (рис. 105). Для этого на луче АВ отложим отрезок АС„ равный АС. Так как АВ>АС, то точка С, лежит между точками Л и В. &ADC= дЛДС, по двум сторонам и углу между ними, поэтому CD = C^D и Z3= Z4, т. е. Z4DC= Z4. Но Z4< Z.ADB,», следовательно, Z4DB> A ADC. 2) Докажем, что BD>CD. Для этого заметим, что Z7 = Z6, так как смежные с ними углы ACD и ACXD равны. Но Z.7 — внешний угол треугольника АВС, поэтому Z7>Z5, а значит, и Z.6> Z.5. В треугольнике BCtD против большего угла лежит большая сторона, т. е. BD>Cj)=CD 346. На рисунке 106 Z4DB< Z-ADC (задача 341), а так как эти углы смежные, то Z.ADB острый, a Z4DC тупой. В тупо- угольном треугольнике ADC основание Н высоты, проведенной из вершины острого угла А, лежит на продолжении стороны DC (задача 300). т. е. точка Н лежит на луче DB. 347. Пусть АС>АВ, AD — биссектриса, АН — высота, AM — медиана треугольника АВС (рис. 107). Точка Н лежит на луче DB, так как АВ<АС (задача 346), а так как BD<CD (за- дача 341), то BD<± ВС = ВМ. Отсюда следует, что точка М ле- жит на луче DC. Итак, точка Н лежит на луче DB, а точка М — на луче DC, следовательно, точка D лежит между точками Н и М. 350. Докажем, что ZC прямой. Для этого достаточно дока- зать, что хотя бы одна из точек Д| или В, совпадает с точкой С. Предположим, что это не так. Тогда в прямоугольном треуголь- нике AAtC АА^АС, а по условию AC^BBlt поэтому Л4|<СВВ|. С другой стороны, рассматривая прямоугольный тре- угольник ВВ{С, аналогично получаем: ВВ|<ДД|. Мы пришли к противоречию. Итак, точки Л, и В, совпадают с точкой С, поэто- му Z С прямой. 77
Рис. 108 Далее, AAt = AC, ВВ^ВС. Но по условию AAt^BC, BBt^AC, г. е. АС^ВС и ВС<АС.Следовате- льно, АС = ВС и &АВС равнобед- ренный. 361. Уточним, как нужно пони- мать эту задачу Даны отрезок PQ и два угла hlkl и й2Л2. Требуется построить треугольник АВС так. чтобы Z.4=ZA|fc„ ЛВ= Z.h2k2, AB + BC + CA = PQ. Предположим, что задача решена и треугольник АВС постро- ен Отложим на продолжении луча ВА отрезок AAt = AC, а на продолжении луча АВ отрезок BBt = BC и рассмотрим треуголь- ник Л|В,С| (рис. 108). В этом треугольнике сторона Л|В, равна AAt+AB + BB^AC+AB + BC^PQ, ZA,=| ЛА (так как ДЛД|С равнобедренный) и ЛВ. Следовательно, треуголь- ник Д|В|С легко построить по данной стороне A|fi( и двум углам А, и fl,. Для построения точек А и В через середины отрезков СА, и Cfl, проведем прямые а±А,С и b.LBfC (см рис. 108). Согласно задаче 160 А£а, В£Ь, т. е. А — точка пересечения прямой а с от- резком A,fl,, а В — точка пересечения прямой Ь с тем же от- резком.
VIII КЛАСС Уроки вводного повторения (2 ч) Основная задача уроков повто- рения — подготовить учащихся к изучению темы «Четырехуго- льники». С этой целью полезно повторить следующие раз- делы курса геометрии VII класса: признаки равенства треуголь- ников; соотношения между сторонами и углами треугольника; свойства равнобедренного треугольника; признаки и свойства параллельных прямых. Желательно также напомнить учащимся основные задачи на построение циркулем и линейкой. Для организации повторения могут быть использованы кар- точки для устного опроса (VII класс), но в основном повторение целесообразно проводить в процессе решения наиболее типич- ных задач из курса геометрии VII класса. На этих уроках не ре- комендуется предлагать учащимся сложные объемные задания. Устные, полуустные двух-трехшаговые задачи по готовым черте- жам позволят охватить большой объем материала. В процессе решения таких задач учащиеся должны вспомнить такие поня- тия, как «теорема», «свойство», «признак». ГЛАВА V Четырехугольники (14 ч) Глава посвящена изучению наи- более важных видов четырех- угольников — параллелограм- ма, прямоугольника, ромба, квадрата, трапеции. Изложение ма- териала в целом традиционное, что позволяет учителю широко использовать имеющиеся методические разработки и опыт пре- подавания. Завершается глава рассмотрением осевой и центральной симметрий, которые вводятся здесь не как преобразования плос- кости, а как свойства геометрических фигур, при этом отмечают- ся элементы симметрии изученных четырехугольников По первому и второму вариантам тематического планирова- ния учебного материала на изучение темы «^Четырехугольники» отводится одно и то же число часов. 79
§ 1. Многоугольники (2 ч) Назначение параграфа — ввести понятия многоугольника и выпуклого многоугольника, вывести формулу суммы углов вы- пуклого многоугольника и рассмотреть четырехугольник как частный вид многоугольника. В последующих параграфах по- дробно изучаются наиболее важные виды четырехугольников. На первом уроке можно ввести понятия многоугольника и выпуклого многоугольника, а на втором — вывести формулу суммы углов выпуклого многоугольника и как следствие из нее тот факт, что сумма углов выпуклого четырехугольника — 360° С некоторыми частными видами многоугольников учащиеся уже знакомы (прямоугольник — V, VI классы; треугольник — VII класс), поэтому изучение темы можно начать с демонстра- ции моделей и рисунков этих, а также других (как выпуклых, так и невыпуклых) многоугольников. В результате обсуждения вопроса «Что общего у этих геометрических фигур?» вводится понятие многоугольника как фигуры, составленной из отрезков так, что смежные отрезки не лежат на одной прямой, а несмеж- ные отрезки не имеют общих точек. Далее вводятся элементы многоугольника (вершины, стороны, диагонали) и понятие пери- метра. Необходимо подчеркнуть, что каждый многоугольник разделяет плоскость на две области — внутреннюю и внешнюю, причем фигуру, состоящую из многоугольника и его внутренней области, также называют многоугольником (такое толкование многоугольника понадобится в следующей главе при рассмотре- нии понятия площади). Для усвоения понятий многоугольника можно выполнить сле- дующее упражнение по заготовленным чертежам (рис. 109): Рис. 109 80
1. Фигуры на рисунке 109, а — д составлены из отрезков АВ, ВС, CD, DE, ЕА. Какие из них являются многоугольниками? Oiметьте какие-нибудь точки во внутренней (внешней) области одного из многоугольников, изображенных на этом рисунке (на доске и в тетрадях). С целью лучшего усвоения понятия выпуклого многоугольни- ка можно выполнить следующие упражнения: 2. Какие из многоугольников, изображенных на рисунке 110, а д, являются выпуклыми? Обозначьте вершины одного из выпуклых многоугольников буквами и назовите его углы. 3. Начертите выпуклый восьмиугольник и проведите все диа- гонали из какой-нибудь его вершины. Сколько при этом образо- валось треугольников? Найдите сумму углов восьмиугольника. Задачу 364(a) можно предложить учащимся решить в клас- се самостоятельно. На дом после первого урока: вопросы 1, 2 (с. 111); задачи 363, 364(6), 366. Перед доказательством утверждения о сумме углов выпукло- го многоугольника полезно провести устную работу по заготов- ленным чертежам. 4. По данным рисунка 111, а — в найдите х и у. 5. С помощью разбиения на треугольники найдите суммы уг- лов выпуклых девятиугольника и одиннадцатиугольника. Затем формулируется утверждение о сумме углов выпуклого многоугольника и обсуждается план доказательства. Само дока- зательство можно предложить учащимся провести самостоя- тельно. В классе можно решить задачи 364(b), 365(b), 368. Дома: вопросы 3, 4, 5 (с. 111); задачи 365(a), 369, 370. В конце второго урока полезно провести самостоятельную ра- боту обучающего характера. 81
Самостоятельная работа Вариант I 1. Найдите сумму углов выпуклого тринадцатиугольника. 2 Каждый угол выпуклого многоугольника равен 135е. Най дите число сторон этого многоугольника. Вариант 11 1. Найдите сумму углов выпуклого двенадцатиугольника. 2. Сумма углов выпуклого многоугольника с равными друг другу углами равна 1260е. Найдите число сторон этого много- угольника. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Каждый угол данного выпуклого многоугольника равен 150°. Найдите сумму углов выпуклого многоугольника, число сторон которого в два раза меньше, чем число сторон данного много- угольника. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, какая фигура называется многоугольником, назвать его элементы; знать, что такое периметр многоугольника, какой многоугольник называется выпуклым; уметь вывести формулу суммы углов выпуклого многоугольника и решать задачи типа 364-370. 82
§ 2. Параллелограмм и трапеция (6 ч) Назначение параграфа — ввести понятия параллелограмма и трапеции, рассмотреть свойства и признаки параллелограмма и закрепить полученные знания в процессе решения задач. Сле- дует иметь в виду, что свойства и признаки параллелограмма широко используются в следующих разделах курса, поэтому вы- работке соответствующих умений и навыков следует уделить серьезное внимание. Учебный материал можно распределить по урокам следую- щим образом: параллелограмм, его свойства и признаки — 3 урока; трапеция — 2 урока; задачи на построение циркулем и линейкой — 1 урок. Определение параллелограмма можно отработать в процессе решения устных задач по заготовленным чертежам: 1. На рисунке 112, a Z 1 = Z4, Z2 = Z3. Является ли четы- рехугольник ABCD параллелограммом? 2. На рисунке 112,6 Z1 = Z2=Z3. Докажите, что четы- рехугольник ABCD — параллелограмм. 3. На рисунке 112, в MN\\PQ, Z.M— Z.P. Докажите, что MNPQ — параллелограмм. 4. Является ли четырехугольник ABCD, изображенный на рисунке 112,г параллелограммом, если: a) Zl=70°; Z3=110°. Z 24- Z3= 180°; 6) Z1 = Z2, Z2^Z4? 5. Докажите, что в параллелограмме сумма углов, прилежа- щих к одной стороне, равна 180°. Теоретический материал п. 42 достаточно прост, поэтому до- казательство утверждений о свойствах параллелограмма можно предложить учащимся провести самостоятельно (без помощи
учебника) на первом же уроке. Для экономии времени можно провести эту работу по вариантам, а затем выслушать учеников, выполнивших разные варианты. Для закрепления полученных сведений целесообразно решить в классе задачи 376(a) — устно, 376(6). 372(a). Перед тем как приступить к изучению признаков параллело- грамма, следует напомнить учащимся, что означает слово «при знак» и что такое обратная теорема. Полезно предложить уча- щимся самим сформулировать теоремы, обратные утверждениям о свойствах параллелограмма. В процессе этой работы нужно подчеркнуть, что если некоторое утверждение верно, то отсюда еще не следует, что верно и обратное ему утверждение. Обрат- ное утверждение требует отдельного рассмотрения в отношении того, верно оно или нет. Доказательство признаков параллелограмма можно предло- жить учащимся провести самостоятельно. Для лучшего усвоения доказанных теорем на уроке можно решить задачи 379, 382 На третьем уроке решаются задачи на свойства и признаки параллелограмма: 376(г) — устно, 372(6), 373, 374, 381, 384, 429 — устно. Дома: вопросы 6, 7, 8, 9 (с. Ill); задачи 372(b), 376(в, д), 375, 377, 380, 383, 430. Замечание. Утверждение задачи 384 (в учебнике приведе но решение) рекомендуется запомнить, так как в дальнейшем оно используется при решении других задач. В конце третьего урока целесообразно провести проверочную самостоятельную работу. Самостоятельная работа Вариант I На рисунке 113, а четырехугольник ABCD— параллело- грамм. Луч AN — биссектриса угла BAD, луч ВМ — биссектри- са угла АВС. Докажите, что ABNM — параллелограмм Рис. из 84
Вариант II На рисунке 113,6 четырехугольник ABCD — параллело- грамм. Луч AM — биссектриса угла BAD, луч CN — биссектри- са угла BCD. Докажите, что ANCM — параллелограмм. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Докажите, что угол между перпендикулярами, проведенными из вершины тупого угла параллелограмма к прямым, содержа- щим стороны параллелограмма, равен острому углу параллело- грамма, а угол между перпендикулярами, проведенными из вер- шины острого угла, равен тупому углу параллелограмма. Перед изучением л 44 «Трапеция» полезно еще раз вспом- нить свойства и признаки параллельных прямых в процессе уст- ного выполнения следующего задания: 6. По данным рисунка 114, а в найдите х, у, z. Следует иметь в виду, что в самом п. 44 приведены только определения трапеции, ее видов и элементов, а свойства и признаки раскры- ты в задачах 386 (свойство средней линии трапеции), 388 (свой- ства равнобедренной трапеции), 389 (признаки равнобедренной трапеции). Эти задачи необходимо разобрать с учащимися для того, чтобы их результаты использовать в дальнейшем при реше- нии других задач Это же относится и к задаче 385 (теорема Фалеса), решение которой приведено в учебнике. В классе на двух уроках, посвященных трапеции, рекоменду- ется решить задачи 385, 386, 387, 388(a), 389(6), 390 (устно). Дома: вопросы 10, II (с. Ill); задачи 389(6), 388(a), 392 (а, б), 438. ' '
На втором уроке можно провести самостоятельную работу, проверить которую рекомендуется сразу же, например с по- мощью графопроектора. Самостоятельная работа Вариант I Найдите боковые стороны равнобедренной трапеции, основа- ния которой равны 14 см и 8 см. а один из углов равен 120° Вариант II Найдите меньшее основание равнобедренной трапеции, если ее большее основание равно 16 см, боковая сторона — 10 см, а один из углов равен 60° Вариант III (для более подготовленных учащихся) Диагональ АС равнобедренной трапеции ABCD делит попо- лам угол BAD. Найдите периметр трапеции, если основание AD равно 12 см, а угол ADC равен 60°. В § 2 значительное место отводится задачам на построение с помощью циркуля и линейки. На странице 102 учеб- ника приведена традиционная схема решения таких задач и в качестве примера по этой схеме решена задача 393(b). Однако учителю следует иметь в виду, что в этой схеме обязательными для всех учащихся являются только непосредственно построение (с соответствующим описанием) и доказательство. Исследование проводится только тогда, когда это оговорено условием задачи. В начале урока по решению задач на построение полезно вспомнить уже известные основные задачи: построение угла, равного данному; биссектрисы угла; прямой, перпендикулярной к данной; середины отрезка; прямой, параллельной данной В классе рекомендуется решить задачи 393(b), 394, 395, 397(6) (в тетрадях выполняется только построение). Дома: 393 (а, б), 396, 397(a), 398. Замечание: задача 396 о делении данного отрезка на л равных частей приведена с решением. Эта задача неоднократно используется в дальнейшем, поэтому необходимо убедиться в том, что все учащиеся достаточно хорошо усвоили способ деле- ния отрезка на л равных частей. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определения параллелограмма и трапеции, формулировки свойств и признаков параллелограмма н равнобедренной трапе ции, уметь их доказывать и применять при решении задач типа 372—377, 379 - 383, 387, 390, 392, а также делить отрезок на л равных частей с помощью циркуля и линейки и решать задачи на построение типа 393, 395, 397, 398. 86
§ 3. Прямоугольник. Ромб. Квадрат (4 ч) Назначение параграфа — более детально познакомить уча- щихся с частными видами параллелограмма — прямоугольни- ком, ромбом и квадратом, а также рассмотреть осевую и .цент- ральную симметрии как свойства некоторых геометрических фигур. На первом уроке можно изучить п. 45 «Прямоугольник», на втором — п. 46 «Ромб и квадрат», а третий урок целесообразно посвятить закреплению полученных сведений в процессе реше- ния задач. П. 47 «Осевая и центральная симметрии» изучается на последнем, четвертом уроке. Перед изучением темы «Прямоугольник» полезно повторить свойства параллелограмма, признаки равенства прямоугольных треугольников и утверждение о сумме углов выпуклого четырех- угольника в процессе решения устных задач следующего типа: I. Найдите углы выпуклого четырехугольника, если их гра- дусные меры пропорциональны числам 1, 2, 3, 4. 2. Докажите, что расстояния AM и CN от вершин А и С па- раллелограмма ABCD до прямой BD равны (рис. 115). 3. Найдите углы параллелограмма ABCD, если Z.>4=3Z.fi. После того как сформулировано определение прямоугольни- ка, можно предложить учащимся самим перечислить те его свой- ства, которыми он обладает, как и любой параллелограмм. Желательно, чтобы учащиеся сами доказали утверждение об осо- бом свойстве прямоугольника, а также обратное утверждение (признак прямоугольника). Кроме того, в классе рекомендуется решить задачи 399 (устно), 400, 402. Дома: вопросы 12, 13 (с. 111); задачи 401(a), 403, 413(a). Перед рассмотрением другого частного вида параллелограм- ма — ромба полезно провести устную работу по заранее заготов- ленным чертежам к следующим заданиям: 4. Найдите боковую сторону равнобедренного треугольника, высота которого равна 6 см, а угол при вершине равен 120°. 5. Диагонали параллелограмма взаимно перпендикулярны. Докажите, что все его стороны равны.
После введения определения ромба можно предложить уча- щимся самим сформулировать те его свойства, которые следуют непосредственно из определения, а затем самостоятельно (на- пример, по вариантам) доказать утверждения об особых свойст вах ромба. На этом уроке можно решить задачи 405(a), 408(6). Полезно обратить внимание учащихся на то, что утвержде- ния, сформулированные в задаче 408(а, б), являются признака- ми ромба. Определение квадрата и его свойства учащиеся могут изу- чить самостоятельно по учебнику. Затем полезно решить задачу 410(а, б, в). Сделать это можно устно с помощью заготовленных заранее чертежей. Дома: вопросы 14—15 (с. 111); задачи 405(6), 408(a), 409. На следующем уроке усвоение изученного материала закреп- ляется в процессе решения задач. В классе рекомендуется решить задачи 404, 407, 412, 414(a). Дома: 406, 411, 413(b), 415(6). На этом же уроке целесообразно провести самостоятельную работу обучающего характера с проверкой в классе: Вариант I 1. Найдите углы ромба, если его диагонали составляют с его стороной углы, один из которых на 30° меньше другого 2. Задача 413,6. Вариант II 1. Угол между диагоналями прямоугольника равен 80°. Най- дите углы между диагональю прямоугольника и его сторонами. 2. Задача 414, б. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. В ромбе ABCD биссектриса угла ВАС пересекает сторону ВС и диагональ BD соответственно в точках М и N. Найдите угол ANB, если Z.АМС= 120е. 2. Постройте прямоугольник ABCD по стороне АВ и углу АОВ, где О — точка пересечения диагоналей. Объяснение нового материала по теме «Осевая и централь- ная симметрии» целесообразно построить в виде лекции, сопро- вождающейся показом большого иллюстративного материала: чертежей, рисунков, орнаментов и т. п. В классе рекомендуется решить задачи 416, 417, 418 (устно), 419, 422 (устно). Дома: вопросы 16—20 (с. 111 —112); задачи 420, 421, 423. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определения прямоугольника, ромба, квадрата, формулировки их свойств и признаков; уметь доказывать изученные теоремы и применять их при решении задач типа 401—415; знать опреде- 88
ления симметричных точек и фигур относительно прямой и точ- ки; уметь строить симметричные точки и распознавать фигуры, обладающие осевой симметрией и центральной симметрией Решение задач (I ч) Назначение этого урока — закрепить в процессе решения за- дач полученные знания и навыки, подготовить учащихся к конт- рольной работе. На уроке рекомендуется решить задачи 428, 434, 438. В конце урока можно провести самостоятельную работу проверочного характера: Вариант I 1. Через точку пересечения диагоналей параллелограмма ABCD проведена прямая, пересекающая стороны AD и ВС соот- ветственно в точках Е и F. Найдите стороны параллелограмма, если его периметр равен 28 см, ЛЕ = 5 см, BF = 3 см. 2. Найдите меньшую боковую сторону прямоугольной трапе- ции, основания которой равны 10 см и 6 см, а один из углов ра- вен 45®. Вариант II I Биссектрисы углов А и D параллелограмма ABCD пересе- каются в точке М, лежащей на стороне ВС. Найдите стороны па- раллелограмма, если его периметр равен 36 см. 2. Найдите боковую сторону равнобедренной трапеции, осно- вания которой равны 12 см и 6 см, а один из углов равен 60°. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. В равнобедренный прямоугольный треугольник АВС с ги- потенузой АВ вписан прямоугольник KMNP, как показано на рисунке 116. Периметр этого прямоугольника равен 30 см, а смежные стороны КМ и КР пропорциональны числам 2 и 3. т. е. КМ’.КР = 2:3. Найдите гипотенузу треугольника. 2. Один из углов равнобедренной трапеции равен 60°, а диа- гональ трапеции делит этот угол пополам Найдите периметр трапеции, если ее большее основание равно 14 см. 89
Контрольная работа ЛЬ I (1 ч) Вариант I 1. Диагонали прямоугольника ABCD пересекаются в точке О Найдите угол между диагоналями, если Z>4fiO = 30o. 2. В параллелограмме KMNP проведена биссектриса угла МКР, которая пересекает сторону MN в точке Е. а) Докажите, что треугольник КМЕ равнобедренный, б) Найдите сторону КР, если МЕ = 10 см, а периметр параллелограмма равен 52 см Вариант II 1. Диагонали ромба KMNP пересекаются в точке О. Найдите углы треугольника КОМ, если угол MNP равен 80°. 2. На стороне ВС параллелограмма ABCD взята точка М так, что АВ = ВМ. а) Докажите, что AM — биссектриса угла BAD. б) Найдите периметр параллелограмма, если CD = 8 см, СМ = 4 см. Вариант III (для более подготовленных учащихся) I. Через вершину С прямоугольника ABCD проведена пря- мая, параллельная диагонали BD и пересекающая прямую АВ в точке М. Через точку М проведена прямая, параллельная диа- гонали АС и пересекающая прямую ВС в точке N. Найдите пе риметр четырехугольника ACMN, если диагональ BD равна 8 см. 2. Биссектрисы углов А и D параллелограмма ABCD пересе- каются в точке М, лежащей на стороне ВС. Луч DM пересекает прямую АВ в точке N. Найдите периметр параллелограмма ABCD, если ^N=10 см. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I I. Дайте определение параллелограмма и сформулируйте его свойства 2. Периметр параллелограмма равен 88 см. Найдите стороны параллелограмма, если известно, что одна из них в три раза больше другой. 3. Меньшая сторона параллелограмма равна 4 см. Биссек- трисы углов, прилежащих к большей стороне, пересекаются в точке, лежащей на противоположной стороне Найдите периметр параллелограмма. Вариант II 1. Сформулируйте признаки параллелограмма. 2. Докажите, что если в четырехугольнике противоположные стороны попарно равны, то четырехугольник — параллелограмм 90
3 Докажите, что середины сторон параллелограмма являют- ся вершинами ромба. Вариант III 1. Какой четырехугольник называется прямоугольником? Сформулируйте особое свойство прямоугольника. 2. Докажите, что диагонали прямоугольника равны. 3. Диагонали прямоугольника ABCD пересекаются в точке О Докажите, что треугольники AOD и АОВ равнобедренные. Вариант IV 1. Какой четырехугольник называется ромбом? Сформули- руйте особое свойство ромба. 2. Найдите периметр ромба ABCD, если Z.B = 120°, BD = 8 см. 3. Докажите, что если диагонали параллелограмма взаимно перпендикулярны, то этот параллелограмм — ромб. Вариант V 1 Какой четырехугольник называется трапецией? Какая трапеция называется равнобедренной, прямоугольной? 2. Докажите, что если углы при основании трапеции равны, то трапеция равнобедренная. 3. В прямоугольной трапеции ABCD (AD^BC, AB.LAD) диа- гональ АС перпендикулярна к боковой стороне CD, Z.D = 3Q°. Найдите меньшее основание трапеции, если большее основание равно 24 см. Комментарии и рекомендации по решению задач главы V 374. Можно предложить следующую краткую запись реше- ния задачи (рис. 117): a) AD\\BC, АК— секущая, углы 2 и 3 — накрест лежащие, следовательно, Z.2=Z.3 Но Z.1 = Z.3, поэтому Z.1 = Z.2 и АВ = ВК = 15 см; б) ВС—В К + КС = 24 см; в) Рлвсо = 2 (АВ + ВС) = 78 см 375. При решении этой задачи следует учесть, что возможны два случая. В самом деле, пусть АК — биссектриса угла BAD параллело- в КС грамма ABCD (рис. 117). Рассмотрите / 2/ / два случая: ВК = 1 см, СК=14 см и / / ВК = \4 см, СК = 7 см. / / / 383. Так как A BCD — параллело- /1/ / грамм, то AB = CD и AB\\CD, поэтом) Z ABD— Л CD В (рис. 118). Следователь A D но, &АВР= &CDQ (по двум сторо- Рис. П7 91
нам и углу между ними). Отсюда следует, что AP = CQ. Аналогично доказывается, что £±ADQ= £\СВР. поэтому AQ = CP. По признаку 2й п. 43 APCQ — параллелограмм. 388. Рассмотрим равнобедрен- ную трапецию ABCD с основа- ниями ВС и AD, BC<AD (рис. 119) а) Проведем прямую BE, парал- лельную прямой CD, Е — точка на отрезке AD. Так как BCDE — параллелограмм, то CD —BE Но CD = AB, поэтому АВ = ВЕ, т. е. треугольник АВЕ равнобедренный. Отсюда следует, что ZA = Z.BEA. Так как BE\\CD, то /LBEA — Z.D, следовательно, ZA = ZD, т. е. углы при основании AD равны. Далее. ZB=180°—ZA, ZC= 180е—Z О. поэтому ZB=ZC. б) Треугольники ABD и DCA равны (рис 119, б) по двум сто- ронам и углу между ними (AB = CD, AD—общая сторона, ZA=ZD по доказанному в а)), следовательно, BD = AC. 394. Пусть А, В, С — данные точки. Соединим попарно эти точки и через каждую вершину треугольника АВС проведем пря- мую, параллельную противолежащей стороне (рис 120). Четы- рехугольники AtBAC, CtACB, В'АВС — параллелограммы по определению. Задача, очевидно, имеет только эти три решения, так как не существует других прямых, проходящих через точки А, В, С и параллельных прямым ВС, АС, АВ соответственно. 397 (а). Дано: угол hk и два отрезка MN и MtNt (рис. 121, а). Построить трапецию ABCD:AD\\BC. AB = CD. AD = MN, AB = MlNl, ZA=Zft*. Решение. Анализ. Допустим, что задача решена, т. е. искомая трапеция ABCD построена (рис. 121,6). Нетрудно заметить, что по данным элементам легко построить треугольник ABD и тем самым будут построены вершины А, В н D трапеции ABCD. Для построения вершины С нужно провести через точку В прямую, параллельную прямой AD, и, пользуясь циркулем, на этой прямой построить точку С так, чтобы DC = M,Nt. Рис. lie С, Рис. 120
В) Рис. 121 Построение. 1) Строим &ABD так, чтобы AD = MN. AB = M»ni> Z_A = Z-hk (см. п. 38, задача 1). 2) Через точку В проведем прямую, параллельную прямой AD (задача 222). Для этого проведем две окружности: окруж- ность <1>| с центром В радиуса BD и окружность <о2 с центром D радиуса АВ. Пусть С' — точка пересечения этих окружностей, лежащая по ту же сторону от прямой AD, что и точка В (рис. 121, в). Тогда BC'WAD (так как ABC'D — параллелограмм). 3) Окружность <о2 пересекает прямую ВС' еще в одной точ- ке — точке С. Соединив эту точку с точкой D, получаем искомую трапецию ABCD. Доказательство непосредственно следует из построе- ния. В самом деле, по построению AD = MN, AB = MtNt, Z.4 = Z-ЛЛ, BCIMD и CD=AB, так как CD — радиус окруж- ности <о2. Исследование. Заметим, что в равнобедренной трапеции ни один из углов не может быть прямым В самом деле, если, на- пример, предположить, что на рисунке 121,6 угол А прямой, то в соответствии с задачей 389 (а) угол D также прямой. Но тогда ABWCD, что невозможно, так как боковые стороны трапеции не параллельны. Таким образом, если данный угол hk прямой, то задача не имеет решения. Если Zftft^90°, то описанное постро- ение можно выполнить, поэтому при Z.ft£=?fe90o задача имеет ре- шение. В этом случае данная задача имеет единственное реше- 93
ние (см п. 38, задача I). В самом деле, хотя и существует беско- нечно много трапеций, удовлетворяющих условиям задачи, но можно доказать, что все эти трапеции равны друг другу. Приве дем доказательство этого утверждения, но подчеркнем, что оно не является обязательным для учащихся. Пусть трапеции ABCD и А,В,С D удовлетворяют условиям задачи. Тогда Z-Д = Z.4„ AD=A,Dt, AB = CD = AlBl = CiDl. Со- гласно задаче 389 (a) Z.D = Z.D|. Наложим трапецию ABCD на трапецию Д|В)С|О| так, чтобы вершина А совместилась с верши ной Д|, сторона AD — с равной ей стороной Д,О|, а вершины В и Bi. С и С| оказались по одну сторону от прямой d|D|. Так как Z-A — Z-Д, и Z.D = Z.Db то сторона АВ наложится на луч Д(В|, а сторона DC — на луч DXCV Поскольку АВ = АХВ{, DC = DtClt то сторона АВ совместится со стороной A^i, а сторона DC — со стороной D(C|, в частности, совместятся точки В и В„ С и Ср Следовательно, совместятся стороны ВС и В(С|. Итак, трапеции ABCD и 4|B|C|Dt полностью совместятся, следовательно, они равны. 420. Пусть АВС — данный равнобедренный треугольник с основанием АС и BD — его биссектриса (рис. 122). а) По теореме о биссектрисе равнобедренного треугольника (п. 18) BDA.AC и AD = DC. Следовательно, точки А и С симмет- ричны относительно прямой BD. б) Возьмем произвольную точку М на основании АС. Пусть, например, точка М лежит между точками А и D (см. рис. 122) Отметим точку Af, между точками О и С так, что DMt = DM. Очевидно, точка М> симметрична точке М относительно прямой BD. Итак, для каждой точки на основании АС симметричная ей относительно BD точка также лежит на основании АС. в) Возьмем теперь произвольную точку N на одной из боко- вых сторон треугольника АВС, например на стороне АВ (см. рис 122). Отложим от вершины В на луче ВС отрезок BNt, равный BN. Так как BN<AB, то BNt<BC и точка АГ, лежит на стороне ВС. Треугольник BNNt равнобедренный, ВК — его биссектриса, следовательно, NN{.LBK, NK = NtK, и поэтому точки N и N, симметричны отно- сительно прямой BD. Мы доказали, что для каждой точки треугольника АВС точка, симметричная ей относительно прямой BD, также при- надлежит этому треугольнику. Это и означает, что прямая BD — ось симмет- рии треугольника АВС. 427. Пусть прямые, проведенные че- рез произвольную точку М основания ВС данного равнобедренного треугольника АВС параллельно боковым сторонам, пе- ресекают эти стороны в точках D и 94
Е (рис. 123). Легко доказать, пользуясь следствием 2° п. 32 что треугольники BMD и MCE равнобедренные, т. е. MD = DB и МЕ = ЕС. Если Р — периметр четырехугольника ADME, то P=AD + DM + ME + EA=AD + DB + EC + EA=AB + AC. 440*. Пусть АВС — данный треугольник, AM — его медиана, точка D симметрична точке А относительно точки М (рис. 124). Докажем, что треугольники ABD и EAF равны Так как &BMD= А САМ, то BD = AC и Z1 = ZC. Следовательно, Z.ABD= Z.B4- Z.1 = ZB+ Z.C= 180°— Z.A. С другой стороны, Z.EAF = 180°— Z-А, поэтому Z-ABD= Z.EAF. Треугольники ABD и EAF равны по двум сторонам и углу между ними (АВ = АЕ, BD = AC=AF, Z.ABD= /_EAF). Отсюда следует, что EF = AD = 2AM. ГЛАВА VI Площадь (14 ч) Существенной особенностью данного курса геометрии явля ется сравнительно раннее введе- ние понятия площади многоугольника. Это обеспечивает ряд ме тодических преимуществ в построении курса, о которых будет сказано ниже С понятием площади и формулами для вычисления площадей некоторых многоугольников (треугольник, прямоугольник) уча щиеся уже встречались в V и VI классах. Назначение данной главы — расширить и углубить представления учащихся об из- мерении площадей, вывести формулы площадей прямоугольни- ка, параллелограмма, треугольника, трапеции и, наконец, ис- 95
пользуя понятие площади, доказать одну из главных теорем гео- метрии — теорему Пифагора. Учителю следует обратить особое внимание на нетрадицион- ную для школьного курса теорему об отношении площадей тре- угольников, имеющих по равному углу. На этой теореме основа- но доказательство признаков подобия треугольников в следую- щей главе. Кроме того, эта теорема позволяет решить большое число задач без использования теории подобия и тригонометри ческих формул, связывающих стороны и углы треугольника. По первому и второму вариантам тематического планирова- ния учебного материала на изучение темы «Площадь» отводится одно и то же число часов. § 1. Площадь многоугольника (2 ч) Назначение параграфа — дать представление об измерении площадей многоугольников, рассмотреть основные свойства пло- щадей и вывести формулы для вычисления площадей квадрата и прямоугольника. Этот материал служит основой для вывода всех остальных формул данной главы. Перед тем как непосредственно приступить к изучению ново- го материала, желательно вспомнить понятие многоугольника как части плоскости, а также понятие равенства фигур, в част ности многоугольников. Для этого можно использовать следую щие устные задачи: 1. Через точку во внутренней области равностороннего тре угольника проведены две прямые, параллельные двум сторонам треугольника. На какие фигуры разбивается этими прямыми данный треугольник? 2. На рисунке 125 ABCD — параллелограмм, AD = 2AB. AM — биссектриса угла BAD. Докажите, что часть отрезка AM лежащая во внутренней области параллелограмма ABCD, равна части, лежащей во внешней области Ввести понятие площади многоугольника и основные свойст ва площадей можно в форме короткой лекции с привлечением Рис. 125 96
иллюстративного материала. При этом полезно отметить, что вывод формул для вычисления площадей различных многоуголь- ников будет основан на двух свойствах площадей, аналогичных свойствам длин отрезков: 1° Равные многоугольники имеют равные площади. 2° Если многоугольник составлен из нескольких многоуголь- ников, то его площадь равна сумме площадей этих многоуголь- ников. Эти свойства принимаются на основе наглядных представле- ний об измерении площадей. Наряду с двумя основными свойствами важную роль играет в дальнейшем еще одно свойство: 3°. Площадь квадрата равна квадрату его стороны. Доказательство свойства 3° является, пожалуй, самым труд- ным местом во всем курсе, и потому, как нам кажется, не нужно требовать от каждого ученика, чтобы он умел доказывать это свойство. Именно поэтому п 49 учебника, содержащий доказа- тельство свойства 3°, отмечен звездочкой. Это означает, что ма- териал данного пункта не является обязательным (всего в учеб- нике «Геометрия, 7—9» имеется три пункта, отмеченные звездоч- кой). Учителю следует на конкретных примерах разъяснить свой- ство 3°, а более подготовленным учащимся можно предложить изучить доказательство самостоятельно по учебнику. Трудность доказательства связана с тем, что наряду со случаем, когда сто- рона квадрата выражается конечной десятичной дробью, прихо- дится рассматривать более сложный случай, когда сторона квадрата выражается бесконечной десятичной дробью (иррацио- нальным числом). Вместе с тем это единственное место во всем курсе, где возникают трудности, связанные с иррациональными значениями величин. Одно из преимуществ раннего введения по- нятия площади состоит в том, что такого рода трудности удается легко обойти в главе «Подобные треугольники» при доказатель- стве признаков подобия. Закрепить усвоение свойств площадей можно в процессе ре- шения задачи 445, а также задач типа: 3. Площадь параллелограмма ABCD равна S. Найдите пло- щади треугольников АВС и ABD. 4. Площадь прямоугольника ABCD, изображенного на ри сунке 126, равна Q. Найдите площадь треугольника AMD. 5. На рисунке 127 ABCD — прямоугольник, точки Е и F — середины его сторон AD и ВС Заштрихованный квадрат пред- ставляет собой единицу измерения площадей. Найдите площадь трапеции KMNP. Кроме того, на первом уроке рекомендуется решить задачи 449 (а, в), 450 (а. б). 451 (устно). Дома: вопросы 1, 2 (с. 129); задачи 447, 449 (б), 450 (в), 451 (записать решение). На втором уроке перед выводом формулы площади прямо- 4 Атшисяи. 7—9 м 97
угольника полезно провести подготовительную работу, выполнив следующие задания: 6. Докажите, что два прямоугольника равны, если равны их смежные стороны 7. На рисунке 128 ABCD — квадрат, MN\\AB, EF^BC. Най дите площадь четырехугольника AFKM, если АМ = СЕ = Ъ см, DE = 6 см. При доказательстве теоремы о площади прямоугольника же лательно иметь заранее заготовленный чертеж (см. рис. 181 учебника). В классе рекомендуется решить задачи 452 (а, в), 453 (а, б). Дома: вопрос 3 (с. 129); задачи 452 (б, г), 453 (в), 448. В конце второго урока полезно провести самостоятельную ра- боту обучающего характера: Вариант I На рисунке 129 ABCD — прямоугольник, точка М — середи- на стороны ВС. Периметр прямоугольника ABCD равен 48 см, а сторона AD вдвое больше стороны АВ. Найдите: а) площадь прямоугольника ABCD-, б) площадь треугольника ADN. Вариант II На рисунке 130 ABCD — прямоугольник, точка С — середина отрезка BF. Периметр прямоугольника ABCD равен 46 см. а сто- Р*с. (29 98
рона ВС на 5 см больше стороны АВ. Найдите: а) площадь пря- моугольника ABCD; б) площадь треугольника ABF. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Периметр прямоугольника ABCD, изображенного на рисунке 131, равен 44 см, a DC:AD = 7:4. Найдите площадь треугольни- ка АВК, если DE = FC=^EF Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать основные свойства площадей и формулу для вычисления площа- ди прямоугольника, уметь вывести эту формулу и использовать ее и свойства площадей при решении задач типа 447—454, 457. § 2. Площади параллелограмма, треугольника и трапеции (6 ч) Назначение параграфа — опираясь на основные свойства площадей и теорему о площади прямоугольника, вывести форму- лы для вычисления площадей параллелограмма, треугольника и трапеции. Кроме того, рассмотреть теорему об отношении пло- щадей треугольников, имеющих по равному углу, на которой основано доказательство ряда теорем из последующих разделов курса. Материал этого параграфа можно распределить по урокам следующим образом: площадь параллелограмма — 1 урок, пло- щадь треугольника — 2 урока, площадь трапеции — 1 урок. Оставшиеся два урока рекомендуется посвятить решению задач. Перед выводом формулы площади параллелограмма полезно провести подготовительную работу, с тем чтобы напомнить основные свойства площадей и признаки равенства прямоуголь- ных треугольников: I. На рисунке 131 ABCD — прямоугольник, DE = CF=^EF. 99
Докажите, что площадь треугольника KEF в два раза больше площади треугольника BCF. 2. На рисунке 182 учебника отрезки ВН и СК — высоты па- раллелограмма ABCD Найдите площадь этого параллелогрсм ма, если ДД = 6 см, ВС = 8 см, Z.BAH = 30°. После доказательства теоремы о площади параллелограмма в классе рекомендуется решить задачи 459 (а) (устно), 459 (б, в), 464 (в). Дома: вопрос 4 (с. 129); задачи 459 (г), 460. 464 (б). В конце урока или в начале следующего урока желательно провести самостоятельную работу обучающего характера: Вариант I Стороны параллелограмма равны 10 см и 6 см, а угол между этими сторонами равен 150°. Найдите площадь этого паралле- лограмма. Вариант II Острый угол параллелограмма равен 30°, а высоты, прове- денные из вершины тупого угла, равны 4 см и 3 см. Найдите площадь этого параллелограмма. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Найдите площадь ромба, диагонали которого равны 8 см и 6 см. Перед изучением теоремы о площади треугольника полезно устно по заготовленному заранее чертежу решить следующую задачу: 3. Смежные стороны параллелограмма ABCD, равные 8 см и 12 см, образуют угол в 30° Найдите площади треугольников АВС и ABD. В процессе решения этой задачи повторяются основные свой ства площадей, формула площади параллелограмма, акцентиру- ется внимание на том, что диагональ делит параллелограмм на два равных треугольника. Доказательство теоремы о площади треугольника и следст- вий из нее можно предложить учащимся провести самостоятель- но (без учебника или с помощью него). В классе рекомендуется решить задачи 468 (а, г), 471 (а), 475. Дома: вопрос 5 (с. 129); задачи 467, 468 (б. в). 471 (б). 474 (устно). В основе доказательства теоремы об отношении площадей треугольников, имеющих по равному углу, лежит следствие 2° из теоремы о площади треугольника Поэтому именно на этом след- ствии желательно акцентировать внимание учащихся в процессе проверки домашнего задания (задача 474) и в процессе устного решения следующих задач: 100
Рис. 132 с 4. На рисунке 132 СМ — медиана треугольника АВС, СК — медиана треугольника АСМ Найдите отношение площадей $АСМ $АСМ SACK $АВС SBCK SBCK 5. На рисунке 133 точка М — середина стороны АВ, К — се редина стороны CD выпуклого четырехугольника ABCD. Дока- жите, что SMBKD=— Sabcd- Доказательство теоремы об отношении площадей треугольни ков, имеющих по равному углу, рекомендуется провести самому учителю. На применение этой теоремы в классе можно решить задачу 6 (устно). На рисунке 134 Z.4 = Z.K, ДС = 5 см, АВ = 3 см, KN = 7 см, КМ = 2 см Найдите отношение лдс . ^KMN 7. На рисунке 135 ОД =8 см, ОВ = 6 см, ОС = 5 см, 00 = 2 см, SAOB = 20 см2. Найдите S1OD. 8. Площадь одного равностороннего треугольника в три раза больше, чем площадь другого равностороннего треугольника. Найдите сторону второго треугольника, если сторона первого равна 1. 9. Задача 479 (б). Дома: вопрос 6 (с. 129); задачи 469, 472, 479 (а). В конце урока рекомендуется провести самостоятельную ра- боту обучающего характера: 101
Вариант 1 На рисунке 136,0 A0 = 0B, OC = 2OD, S^oc~\2 см2. Найди- те $воо- Вариант II На рисунке 136,6 0B = 0C, 0D = 30A, S^oc—16 см2. Найди- те $воо- Вариант III (для более подготовленных учащихся) На рисунке 136, в ОА=АВ, AC\IBD Докажите, что $овс = $оло- Доказательство теоремы о площади трапеции можно предло- жить учащимся разобрать дома самостоятельно. На эту теорему в классе рекомендуется решить задачу 480 (а, в). Дома: вопрос 7 (с. 129); задачи 480 (б), 518 (а). Рис. 13в 102
В конце урока можно провести самостоятельную работу обу- чающего характера. Вариант I Высота и основания трапеции относятся как 5:6:4. Найдите меньшее основание трапеции, если ее площадь равна 88 см2 Вариант II Высота трапеции равна меньшему основанию и в два раза меньше большего основания. Найдите высоту трапеции, если ее площадь равна 54 см2. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Основания равнобедренной трапеции 12 см и 16 см, а ее диа- гонали взаимно перпендикулярны. Найдите площадь трапеции. Уроки, отведенные на решение задач к § 2, учитель может использовать по своему усмотрению (так, например, один из уро- ков можно провести до изучения теоремы об отношении площа- дей треугольников, имеющих по равному углу). На одном из этих уроков обязательно следует разобрать задачу 476 (теорема о площади ромба) и закрепить усвоение формулы площади ромба в процессе решения задач типа 476, 477, 478. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать формулы для вычисления площадей параллелограмма, тре- угольника и трапеции; уметь их доказывать, а также знать тео- рему об отношении площадей треугольников, имеющих по равно- му углу, и уметь применять все изученные формулы при реше- нии задач типа 459—464, 468—472, 474, 476—480. § 3. Теорема Пифагора (3 ч) В этом параграфе изучается одна из важнейших теорем геометрии — те- орема Пифагора и обратная ей теоре- ма Теорема Пифагора позволяет зна- чительно расширить круг задач, решае- мых в курсе геометрии. На ней в зна- чительной мере базируется дальней- шее изложение теоретического курса. Перед доказательством теоремы Пифагора желательно провести подго- товительную работу по готовым чер- тежам: 1. По данным рисунка 137 найдите площадь четырехугольника ABCD. 103
a + у» p Рис. !38 2. По данным рисунка 138, а. б найдите угол Р 3. По данным рисунка 139 докажите, что четырехугольник KMNP — квадрат. (Эта задача особенно важна, так как такая же фигура, как на рисунке 139, используется в доказательстве теоремы Пифагора.) Доказательство теоремы Пифагора основано на формулах площадей прямоугольного треугольника и квадрата. Следует от- метить, что исторически теорема Пифагора всегда связывалась с понятием площади и формулировалась на языке площадей Отметим также, что в главе VII дается другое доказательство теоремы Пифагора, основанное на пропорциональных отрезках в прямоугольном треугольнике (задача 578 с решением) Для усвоения теоремы Пифагора после ее доказательства в классе решаются задачи 483 (а, б, г), 484 (а, в, д), 485. Дома: вопрос 8 (с. 129); задачи 483 (в), 484 (б, г, е), 486 (а). Перед доказательством теоремы, обратной теореме Пифаго- ра, необходимо напомнить учащимся понятие обратной теоремы и акцентировать их внимание на том, что утверждение, обратное истинному утверждению, не всегда верно. С этой целью можно предложить учащимся сформулировать утверждения, обрат- ные приведенным ниже, и ответить на вопрос: верно ли сформу- лированное обратное утверждение? а) Если углы вертикальные, то они равны. б) Если четырехугольник является ромбом, то его диагонали взаимно перпендикулярны в) Если параллелограмм является ромбом, то его диагонали взаимно перпендикулярны. г) Если четырехугольник является трапецией, то две его сто- роны параллельны. После этого упражнения можно предложить учащимся самим сформулировать теорему, обратную теореме Пифагора. Доказа- тельство теоремы рекомендуется провести самому учителю. 104
В классе задачи 488 (а), 498 (а, Д, е), 517 Дома: вопросы 9, 10 (с. 130); задачи 488 (б), 493, 498 (б, в, г, ж). Третий урок можно посвятить решению задач на применение теоремы Пифагора и обратной ей теоремы. В конце урока жела- тельно провести проверочную самостоятельную работу. Вариант I В прямоугольной трапеции основания равны 22 см и 6 см, а большая боковая сторона — 20 см. Найдите площадь трапеции Вариант II В прямоугольной трапеции боковые стороны равны 7 см и 25 см. а меньшее основание равно 2 см. Найдите площадь тра- пеции. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Диагональ АС прямоугольной трапеции ABCD перпендикуляр на боковой стороне CD и составляет угол в 60е с основанием AD. Найдите площадь трапеции, если ДД = 24 см. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать теорему Пифагора и обратную ей теорему; уметь их доказывать и применять при решении задач типа 483—499. Решение задач (2 ч) Назначение этих уроков — закрепить навыки в решении за- дач по теме «Площадь» и подготовиться к контрольной работе. Материал к этим урокам подбирается из нерешенных задач к § 1—3, а также из дополнительных задач к главе VI. Задачу 489 желательно решить на первом из этих уроков (вы- вод формулы площади равностороннего треугольника). На од- ном из уроков следует решить задачу 524 (формула Герона). На втором уроке рекомендуется провести итоговую самостоя- тельную работу: Вариант I 1. В треугольнике ABC Z.A=45°, ВС=13 см, а высота BD отсекает на стороне АС отрезок DC, равный 12 см. Найдите пло- щадь треугольника АВС и высоту, проведенную к стороне ВС. 2. Одна из диагоналей ромба на 4 см больше другой, а пло- щадь ромба равна 96 см2. Найдите стороны ромба. Вариант II 1 В треугольнике ABC Z.B = 45°, высота AN делит сторону ВС на отрезки BN = 8 см и NC = 6 см. Найдите площадь тре- угольника АВС и сторону АС. 105
2 . Найдите площадь ромба, если его сторона равна 20 см. а диагонали относятся как 3:4. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. В треугольнике ABC Z.4 = 30e, Z.B = 75°, высота BD рав на 6 см. Найдите площадь треугольника АВС. 2. Высота ВК ромба ABCD делит сторону AD на отрезки АК=6 см и KD = 4 см. Найдите площадь ромба и его диа- гонали Контрольная работа ЛЬ 2 (1 ч) Вариант I I. Смежные стороны параллелограмма равны 32 см и 26 см, а один из его углов равен 150°. Найдите площадь параллело- грамма. 2. Площадь прямоугольной трапеции равна 120 см2, а ее вы- сота равна 8 см. Найдите все стороны трапеции, если одно из оснований больше другого на 6 см 3. На стороне АС данного треугольника АВС постройте точку D так, чтобы площадь треугольника ABD составила одну треть площади треугольника АВС. Вариант II 1. Одна из диагоналей параллелограмма является его высо- той и равна 9 см. Найдите стороны этого параллелограмма, если его площадь равна 108 см2. 2. Найдите площадь трапеции ABCD с основаниями AD и ВС, если ДВ= 12 см, ВС=14 см, AD = 30 см, Z.B= 150°. 3. На продолжении стороны KN данного треугольника KMN постройте точку Р так, чтобы площадь треугольника NMP была в два раза меньше площади треугольника KMN. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Стороны параллелограмма равны 12 см и 8 см, а угол между высотами, проведенными из вершины тупого угла, равен 30°. Найдите площадь параллелограмма. 2. Середина М боковой стороны CD трапеции ABCD соедине- на отрезками с вершинами А и В. Докажите, что площадь тре- угольника АВМ в два раза меньше площади данной трапеции 3. Точки А |, В„ С, лежат соответственно на сторонах ВС, АС, АВ треугольника АВС, причем ДВ,=-^ДС, CAt=^CB, о о ВС, =-^ВД.Найдите площадь треугольника Д^С,, если площадь треугольника АВС равна 27 см2. 106
Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сформулируйте теорему о площади прямоугольника. 2. Площадь прямоугольника равна 75 см? Найдите стороны этого прямоугольника, если одна из них в три раза больше другой. 3. Найдите площадь прямоугольника, если одна из его сто- рон равна 5 см, а угол между диагоналями равен 60° Вариант II 1. Сформулируйте теорему о площади параллелограмма. 2. Площадь параллелограмма равна 90 см2. Найдите высоту параллелограмма, проведенную к стороне, равной 12 см. 3. Диагональ параллелограмма равна его стороне. Найдите площадь параллелограмма, если одна из его сторон равна 14 см, а один из углов равен 60°. Вариант III 1. Сформулируйте теорему о площади треугольника. 2. Стороны АВ и ВС треугольника АВС равны соответствен- но 8 см и 4,8 см, а высота, проведенная к стороне АВ, равна 6 см. Найдите высоту, проведенную к стороне ВС. 3. Найдите площадь равностороннего треугольника, сторона которого равна 12 см Вариант IV 1. Сформулируйте теорему о площади трапеции. 2. Вычислите площадь трапеции ABCD с основаниями AD и ВС, если 40 = 20 см, ВС = А см, 4В=16 см и Z.4=30°. 3. Найдите площадь равнобедренной трапеции, основания которой равны 8 см и 12 см, а боковая сторона — 10 см. Вариант V 1. Сформулируйте теорему Пифагора. 2. Найдите сторону ромба, если его диагонали равны 12 см и 16 см. 3. Найдите площадь равнобедренного треугольника, если его основание равно 10 см. а боковая сторона равна 13 см. Вариант VI 1. Сформулируйте теорему, обратную теореме Пифагора 2. Найдите площадь треугольника, стороны которого равны 6 см, 8 см и 10 см. 3. Найдите площадь трапеции ABCD с основаниями AD и ВС, если 40=12 см, ВС = 6 см, СО=5 см, 4С=13 см. 107
Комментарии и рекомендации по решению задач главы VI 466. Пусть в параллелограмме ABCD BD = AD (рис 140). Тогда Z.A — острый, так как треугольник ABD равнобедренный. По условию <£Д = 45°. 1. Треугольник ABD равнобедренный, следовательно. Z^BD = 45°, и поэтому Z4DB = 90°. По условию АВ= 15,2 см. 2. Высота DK равнобедренного треугольника ADB является медианой, поэтому DK=^AB = 7Jb см (см. задачу 404). 3. SABCD = 2SABD = 2.1AB-DK = 15,2-7,6= 115,52 (см2). 478. Пусть ABCD — данный четырехугольник, AC1.BD, а О — точка пересечения диагоналей (рис. 141). ГЛ ПЛ $авсо = $лвсЛ-$аос- Отрезки ВО и DO — высоты треугольников АВС и ADC, поэтому Sabc-^AC-BO, Badc=^AC-OD Следовательно. Sabcd=^AC-BO+^AC-OD=^AC(BO + OD)=^AC-BD. 489. I. Проведем высоту BD данного равностороннего тре- угольника АВС, в котором АВ —а. Высота BD является медиа- ной треугольника АВС, поэтому 4D=y. 2. Применив теорему Пифагора к треугольнику ABD получим: BD = ^AB2-AD2 =yja2-^- . _ I I а Л/з" в2 д/з" 3- SABC=—AC-BD^-^ а—• 496. 1. Пусть AD = BC=x. Тогда BD = 3 — х (рис. 142). 2. По теореме Пифагора для треугольника BCD х2=(3 — x?+(yj3f, откуда х=2 Рис. 142 108
Рис. ИЗ Рис. 144 3. По теореме Пифагора для треугольника ACD AC=\AD2+CD2 =V4 + 3 =V7 (cm). 497. Пусть диагональ BD параллелограмма ABCD является его высотой (рис. 143) По теореме Пифагора для треугольни- ка ABD BD=^AB2-AD2 = \(AB + AD)(AB-AD) Ясно, что АВ+AD есть полупериметр параллелограмма ABCD. поэтому BD = V25-1 =5 (см). 504. Пусть в параллелограмме ABCD AB — 2S см, ON — пер- пендикуляр, проведенный из точки О пересечения диагоналей к стороне AD, AN = 33 см, ND = i2 см (рис 144). 1. Проведем высоту ВМ данного параллелограмма. Так как BO = OD и BM^ON, то MN = ND (см. задачу 384) и, следова- тельно, AM = AN — NM = 33 — 12 = 21 (см). 2. Применив теорему Пифагора к треугольнику АВМ, найдем высоту ВМ: BM=^2tf-2l2 =Д/8-50 = 20 (см). 3. Sabcd = AD-BM = 45-20 = 900 (см2). 506. При решении этой задачи следует учесть, что искомые прямые не могут пересечь одну и ту же сторону квадрата, так как в этом случае площадь одной из трех указанных в задаче фигур (четырехугольник АВСМ на рисунке 145,а) больше 109
где S — площадь квадрата. Поэтому искомые прямые, проведен ные через вершину А, пересекают стороны квадрата ABCD в точках М и N так, что одна из этих точек, например точка М, ле жнт на стороне ВС, а другая — на стороне DC (рис. 145,6) Пусть АВ = а, ВМ = х. Тогда по условию с 1 с o’ । । 2 $^ = 3 S=y. т. е. ^ах=-а2. 2 откуда х=—а. Итак, ВМВС. Аналогично DN=^DC. 508*. Пусть D — произвольная точка на основании АС рав нобедренного треугольника ABC, a DM и DN — перпендикуля- ры, проведенные из этой точки к прямым АВ и СВ (рис 146). Sxec=S4eD4-Seco=l АВ • DM +| ВС • DN=| А В (DM + DN) Отсюда следует, что DM + DN =2т.е. сумма DM + DN не зависит от выбора точки D 509. Пусть О — произвольная точка, лежащая внутри равно- стороннего треугольника АВС(АВ = ВС = СА = а), и ОК, ОМ и ON — перпендикуляры к сторонам этого треугольника (рис. 147). Тогда $АВС — $АОВ + SBOc + Scoa=±(OK-AB + OM.BC + ON.AC) = =%(OK + OM + ON). Отсюда получаем: 2 5дяг OK + OM + ON= т.е. сумма ОК4- ОМ4-ON не зависит от выбора точки О. 510*. Пусть ВМ — высота треугольника BDF, СК — высота треугольника CDE (рис. 148). Заметим, что ВМ и СК равны вы- сотам параллелограмма AEDF, поэтому =— SAEDf. $cdf=— SAEdf• и, следовательно. SBOF — $CD£- Рис- 146
511. а) Треугольники ABD и ACD имеют равные высоты (BH = CL, рис. 149) и общее основание AD, следовательно, $АВО = $АСО- 6) Sabd = $аво+$АОО< Sacd=Scdl)A-Saod. Но по доказанному в п.а) SABO = SACD' поэтому SAB0 = SLD0. . ., I о s*bo ОА-ОВ в) Углы 1 и 2 равны, поэтому s^=OCl)D По доказанному в п.б) SABO = SCDO, следовательно, ОА-ОВ = = OCOD. 512*. Решение. Пусть ABCD — данная трапеция, AD = a, BC = b, a EF — указанный в условиях задачи отрезок (рис. 150). Высота BN трапеции пересекает этот отрезок в точке М. Пусть EF = x, BM = ht, MN = h2. По условию SEBCE=SAEED, и, значит, 5двсо = 2 SEBCE. Запишем эти равенства, используя формулу пло- щади трапеции: £±±Л1=±+^Л2. ^+±(Л1-|_Л2)=(Ь-|_х)Л1. Разделим оба уравнения на />( и положим ~£-=У- Получим систе- му двух уравнений с двумя неизвестными х и у: Ь + х=(а + х)у, (а + Ь)(1+у)=2(5 + х) Выразим у из первого уравнения и подставим полученное выра- жение во второе уравнение: (а + &)(1+|±0 = 2(Ы-х) Отсюда находим: Л !а*+Ь? х= \ I —— . V 2 516. Проведем высоту BD данного треугольника АВС (рис. 151). 1. Точка М —середина стороны ВС, MN^BD, следовательно, DN = NC (см. задачу 384). 2. В треугольнике BCD ВС = 34 см, DC = 2 Л/С-=30 см, сле- довательно, BD = \/з42 - 302 = \/б4Т4 = 16 (см). 3- SABC=2 AC-BD =2.40.16 = 320 (см2). 111
Рис. 152 Риг 153 520. Пусть ABCD — данная трапеция (AB-\-CD = 2a), а MN — высота, проведенная через точку О пересечения диагона- лей (рис. 152). 1. Так как углы трапеции ABCD при основании равны (см. задачу 388), то £±АВС= &BAD, поэтому Z.OAB= Z.OBA Отсюда следует, что треугольник АОВ равнобедренный и, следо- вательно, в силу равенства AC = BD (см. задачу 388) треуголь- ник COD также равнобедренный. 2. По условию задачи ДС±ВО. т.е. треугольники АОВ и COD прямоугольные, поэтому OM—^CD, ON=±AB (зада- ча 404). 3. MN = MO + ON=±(CD + AB)=a. Отсюда получаем: с AB + CD 9 ^abcd---2 'И" — а ' 521. Используя теорему Пифагора, выразим АВ2, ВС2, CD2, AD2 через АО, ВО, СО, DO, где О — точка пересечения прямых АС и BD. и убедимся в том, что ad2+bc2=ab2+cd2. 522. Пусть ВК— высота данной трапеции ABCD, точка О — середина диагонали АС (рис. 153). 1. ДДОМ=ДСОВ по стороне и двум прилежащим углам (АО = СО по условию, Z.AOM= Z.COB как вертикальные углы. £МАО= Z.BCO как накрест лежащие углы). Следовательно. ДМ = ВС=5 (см). 2. MD=AD-AM=\7-5=12 (см). 3. АК =-2--=6 <см>- 4. Найдем высоту ВК как катет прямоугольного треугольни- ка АВК: ВК ='\/ав2—АК2 =Д/ю2-62 =8 (см). 5. S8AtD=-MD-ВК=~. 12-8 = 48 (см)2. 112
м Рис. 154 Рис. 155 523. Пусть ABCD и CKMN — данные квадраты, АВ = СК = а (рис. 154). Обшей частью данных квадратов является четырех угольник CKFD $CKFD ~ $лсо — $AKF- Далее учесть, что с °* с _AlC _(AC-KCf Ллсо---2” ’ ---2--------2---' 524. Во всяком треугольнике по крайней мере два угла острые. Пусть Z.4 и ZB — острые углы треугольника АВС. Тог- да основание высоты CD (точка D) лежит на стороне АВ (рис. 155) Положим AD = x, тогда BD = c — х. Применяя теорему Пи- фагора к треугольникам ACD и BCD, получаем систему двух уравнений: Л2=Л2-|-х2, а2=Л2 + (с-х)2. Из этой системы можно выразить х и Л через а. b с, в частности выражение для h можно привести к виду . о yjp(p—a)(p—b)(p—c) с В результате получим S=* ch=y]p(p — a)(p — b)(p — c). ГЛАВА VII Подобные треугольники (19 ч) Понятие подобия является од- ним из важнейших в курсе пла- ниметрии. Учащиеся знакомы с реальными предметами, дающими наглядное представление о подобных фигурах (географические карты, фотографии, модели автомобилей, кораблей, самолетов и т.д.). 113
Основное внимание в главе уделено подобным треугольни кам. Определение подобных треугольников дается не на основа преобразования подобия, а через равенство углов и пропорцио нальность сходственных сторон На основе теоремы об отноше нии площадей треугольников, имеющих по равному углу, весьма просто доказываются признаки подобия треугольников. Они ши роко используются в курсе геометрии. Кроме того, материал, связанный с подобием, позволяет содержательно реализовать межпредметные связи с алгеброй (пропорциональность, уравне ния, квадратные корни) и с физикой (например, геометрическая оптика). В конце главы вводятся синус, косинус и тангенс остро го угла прямоугольного треугольника. По первому и второму вариантам тематического планирова ния учебного материала на изучение темы «Подобные треуголь ники» отводится одно и то же число часов. § 1. Определение подобных треугольников (2 ч) Назначение параграфа — ввести понятие пропорциональных отрезков и, опираясь на него, дать определение подобных тре угольников. Материал параграфа рекомендуется распределить по урокам следующим образом: пропорциональные отрезки и свойство бис сектрисы треугольника (задача 535)— I урок; определение по добных треугольников и теорема об отношении площадей подоб ных треугольников — 1 урок. На первом уроке, перед тем как приступить к изучению нови го материала, полезно повторить свойства пропорций. После введения понятия пропорциональных отрезков можно решить за дачи 533 (устно), 534 (а, б), а затем рекомендуется разобрать в классе задачу 535 и показать применение рассмотренного свой ства биссектрисы треугольника на примере задач 536 (а) 538, 540. Дома: вопросы 1 н 2 (с. 153), задачи 534 (в), 535, 536 (б* 537, 539. На втором уроке после определения подобных треугольников можно решить задачи 541 (устно), 542. Перед доказательством теоремы об отношении площадей по добных треугольников полезно еще раз вспомнить теорему об от ношении площадей треугольников, имеющих по равному углх (п. 52). Это можно сделать в процессе решения устных задач п< заготовленным чертежам: 1. На рисунке 156,а AN = BN. СМ = 5 см, МВ = 2 см. Найди те площадь треугольника АВС, если площадь треугольник BMN равна 7 см2. 2. На рисунке 156,6 АО = ОВ. BK:KD=\:3, CO:OD = 2:3 Найдите Sbok> если 5дос=4 см2. 114
Далее рекомендуется решить задачи 544, 545, 548 Дома: вопросы 3, 4 (с. 153); задачи 543, 546, 547, 549. При наличии времени на втором уроке рекомендуется про- вести самостоятельную работу обучающего характера: Вариант I В подобных треугольниках АВС и KMN равны углы В и М, С и N, АС = 3 см, KN = fi см, MN = 4 см, Z.A = 30°. Найдите: а) ВС, Z.K; б) отношение площадей треугольников АВС и KMN-, в) отношение, в котором биссектриса угла С делит сторону АВ. Вариант II В подобных треугольниках PQR и АВС равны углы Q и В, R и С. PQ = 3 см, PR = 4 см, АВ = 6 см, Z.A = 40° Найдите: а) AC, Z.P; б) отношение площадей треугольников PQR и АВС; в) отношение, в котором биссектриса угла Р делит сторону RQ. Вариант III (для более подготовленных учащихся) В прямоугольном треугольнике ABC Z.C = 90°, Z.B = 30°, АВ= 12 см, CD — высота. Докажите, что треугольник ACD по- добен треугольнику АВС, найдите отношение их площадей и от- езки. на которые биссектриса угла А делит катет ВС. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определения пропорциональных отрезков и подобных треуголь- ников, теорему об отношении площадей подобных треугольников и свойство биссектрисы треугольника (задача 535); уметь приме- нять их при решении задач типа 534—538, 541, 542, 544— 548 115
§ 2. Признаки подобия треугольников (5 ч) Назначение параграфа — рассмотреть три признака подобия треугольников и сформировать у учащихся навыки применения этих признаков при решении задач. Дальнейшее применение признаки подобия треугольников получат в § 3 и 4 Особое внимание следует обратить на первый признак подо- бия треугольников, так как именно он лежит в основе доказа- тельства двух других признаков, а кроме того, чаще других при- меняется при решении задач. Материал параграфа рекомендуется распределить по урокам следующим образом: первый признак подобия треугольников — 2 урока; второй и третий признаки подобия треугольников — 2 урока; решение задач из § 2 — 1 урок На следующем уроке, после изучения § 2, рекомендуется провести контрольную рабо ту № 3. Перед тем как приступить к изучению первого признака по- добия треугольников, полезно повторить понятие пропорцнональ ных отрезков и теорему об отношении площадей треугольни ков, имеющих по равному углу. Это можно сделать в процессе устного решения задач по заготовленным чертежам: 1. На рисунке 157 СА1 = А1А2 = А2А3 = А3А4, Л,В,II ||А2В21|А3В31|А4В4, СВ4=12 см. S4<fi<c=32 см2 Найдите: a) BtB2, В2В4, б) £л3в3с. 2. На рисунке 158 AD — биссектриса треугольника АВС, АВ = 4 см. АС = 8 см, ВС = 6 см. Найдите: a) BD и CD: б) SACd'SABI). 3. На рисунке 159 S4flc = 36 см2, AN:NC=3z 1, ВМ:МС — 2:1, АК = КВ. Найдите: a) SCMfi; б) в) Sbmnk- Доказательство первого признака подобия треугольников ре- комендуется провести самому учителю. В классе на первом и втором уроках можно решить задачи 550, 551 (а), 553 (а), 561, 556, 557 (а, б). Дома: вопрос 5 (с. 153); задачи 551 (б), 552 (а), 553 (б). 557 (в), 558 (обратите особое внимание на эту задачу). / Рис. 157
На втором уроке можно провести небольшую (10 мин) само- стоятельную работу обучающего характера: Вариант I На рисунке 160 Z-N=Z-A, ВС= 12 см, СМ=6 см, СЛ «г 4 см Найдите АС Вариант II На рисунке 161 ВС±ДС, EFA.AB, ВС=12 см, ДЕ=10 см, EF—d см. Найдите АВ. Вариант III (для более подготовленных учащихся) На рисунке 162 Z.3 = Z. 1 + Z.2, СО = 4 см, ВС = 9 см. Най- дите АС. Доказательство теорем, выражающих второй и третий при- знаки подобия треугольников, также желательно провести само- му учителю. Учащиеся записывают в тетради план-конспект до- казазельства каждой теоремы. На применение второго и третьего признаков подобия тре- угольников в классе рекомендуется решить задачи: 4. Докажите, что два прямоугольных треугольника подобны, если* э) катеты одного из них пропорциональны катетам другого; б) гипотенуза и катет одного треугольника пропорциональны ги- потенузе и катету другого. 5. На рисунке 163 ОД =6 см, ДС= 15 см, ОВ = 9 см, BD--5 см, АВ= 12 см. Найдите CD. 6. На рисунке 164 ОД = 15 см, OD = *5см,СО:ОВ=1:З.ДВ+СО=24см. Най- дите АВ и CD. Кроме того, можно решить задачи 560 (а), 613 (а). Дома: вопросы 6, 7 (с. 163- 164); за- дачи 559, 560 (б), 613 (б). На последнем уроке в классе решают- ся задачи на применение признаков по- 117
добия треугольников (по выбору): 552 (б), 554. 555 (а), 562 563 (а), 611. Дома: 552 (в), 553 (в), 555 (б), 563 (б). 605. В конце урока рекомендуется провести проверочную работу. Вариант I 1. Высота CD прямоугольного треугольника АВС делит гипо тенузу АВ на части ЛО=16 см и BD— 9 см. Докажите, что &ACDсо&CBD, и найдите высоту CD. 2. Точки М и N лежат на сторонах АС и ВС треугольник > АВС соответственно, ДС=16 см, ВС=12 см, СМ= 12 см CN = 9 см. Докажите, что MNWBC. Вариант II 1. Высота CD прямоугольного треугольника АВС отсекает oi гипотенузы АВ, равной 9 см, отрезок AD, равный 4 см. Докажи те, что дЛВСсо&ACD, и найдите АС. 2. Диагонали АС и BD четырехугольника ABCD пересекают ся в точке О, ДО= 18 см, ОВ= 15 см, ОС= 12 см, 00=10 см Докажите, что ABCD — трапеция. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Диагональ АС трапеции ABCD (ДВЦСО) делит ее на два подобных треугольника. Найдите SABCD, если 4fi = 25 см ВС = 20 см, ДС=15 см 2. Угол В треугольника АВС в два раза больше угла А. Би сектриса угла В делит сторону АС на части AD = 6 см и СО = 3 см. Найдите стороны треугольника АВС. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать признаки подобия треугольников; уметь их доказывать и приме нять при решении задач типа 550- 555, 559— 562, а также знать 118
утверждения, сформулированные в задачах 556, 558, и уметь их применять при решении задач типа 557. Контрольная работа №3(1 ч) Вариант I 1 На рисунке 165 AB]\CD. а) Докажите, что АО:ОС = = BO:OD б) Найдите АВ, если 00=15 см, 0В=9 см, СО =25 см. 2 . Найдите отношение площадей треугольников АВС и KMN, если АВ = 8 см, ВС= 12 см, АС= 16 см, КМ= 10 см, MN = 15 см, NK =20 см. Вариант II 1. На рисунке 166 MNWAC а) Докажите, что АВ’ВЫ = ^СВ-ВМ. б) Найдите MN, если 4М = 6 см, ВМ = 8 см, ЛС = 21 см. 2. Даны стороны треугольников PQR и ABC PQ=16 см, QR -20 см, PR = 28 см и /1В=12 см, ВС—15 см, АС = 21 см. Найдите отношение плошадей этих треугольников. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1 . Докажите, что прямая, проведенная через середины осно- ваний трапеции, проходит через точку пересечения диагоналей трапеции и точку пересечения продолжения боковых сторон. 2 Даны отрезок АВ и параллельная ему прямая а. Восполь- зовавшись утверждением, доказанным в задаче I, разделите от- резок АВ пополам при помощи одной линейки. § 3. Применение подобия к доказательству теорем и решению задач (7 ч) Назначение параграфа — показать применение подобия тре- угольников при доказательстве теорем, решении задач (в том числе задач на построение циркулем и линейкой), в измеритель- 119
ных работах на местности; выработать у учащихся навыки и> пользования теории подобных треугольников при решении ра нообразных задач. Материал параграфа рекомендуется распределить по урокам следующим образом: теорема о средней линии треугольника и свойство медиан треугольника — 2 урока; теоремы о пропорции нальных отрезках в прямоугольном треугольнике и деление oi резка в данном отношении — 2 урока; решение задач на построй ние методом подобия 2 урока; измерительные работы на мес ности, понятие о подобии произвольных фигур — I урок. В начале первого урока полезно повторить с учащимися вт>> рой признак подобия треугольников и познакомить их с иде< й доказательства теоремы о средней линии треугольника, решив устно следующие задачи по заготовленным чертежам: 1. На рисунке 165 АО:ОС = BO:OD. Докажите, что ABCD трапеция или параллелограмм 2. На рисунке 166 точки М и N — середины сторон АВ и ВС треугольника АВС. Докажите, что ЛШ||ЛС. После этого нужно дать определение средней линии треуголг.- ника и сформулировать теорему о средней линии треугольника Доказательство теоремы можно предложить учащимся провес и самостоятельно. На применение этой теоремы в классе рекомен дуется решить задачи 564 (устно), 567. О свойстве медиан тр. угольника (задача 1 из § 3) целесообразно рассказать учителю самому, а затем учащиеся решают (на доске и в тетрадях) зада чу 570. Дома: вопросы 8, 9 (с. 154); задачи 565, 566, 571. На следующем уроке усвоение изученного материала закре 1 ляется в процессе решения устных задач типа: 3. На рисунке 167 ABCD — трапеция (AD\\BC): AD = 2 ВС. ВМ = МК, CN = NK. ВС = Ь см. Найдите PQ. 4. На рисунке 168 AAt, ВВХ, CCt — медианы треугольника АВС. Докажите, что: a) = Seoc!* б)$лов=2 S^iOe; в) S^OC) = — * 9 -б^лвс- 120
Кроме того, в классе рекомендуется решить задачи 568 (а), 17. Дома: задачи 568 (б), 618. В конце урока можно провести проверочную самостоятель- ную работу. Вариант I Площадь ромба равна 48 см2. Найдите площадь четырех- угольника, вершинами которого являются середины сторон дан- ного ромба. Вариант II Площадь прямоугольника равна 36 см2 Найдите площадь че- тыре .угольника, вершинами которого являются середины сторон данного прямоугольника. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Площадь равнобедренной трапеции равна 40 см2. Найдите площадь четырехугольника, вершинами которого являются сере- дины сторон данной трапеции. Перед рассмотрением задачи 2 (п. 63) о пропорциональных отрезках в прямоугольном треугольнике полезно ввести понятие среднего геометрического (среднего пропорционального) двух от- резков и далее устно решить задачи типа: 5. Найдите длину среднего геометрического отрезков АВ и CD, если АВ = 8 см, CD= 18 см. 6. Найдите длины отрезков KL и MN, если один из них в че- тыре раза больше другого, а длина их среднего пропорциональ- ного равна 12 см. Изучение п. 63 можно организовать следующим образом устно по заготовленному чертежу (рис. 169) доказать подобие треугольников АВС и ACD, АВС и CBD, CBD и ACD, а затем как следствия из доказанного обосновать утверждения 1° и 2° п 63. Далее в классе рекомендуется решить задачи 572 (а, в), 573 (устно), 574 (а), 575 и разобрать приведенное в учебнике ре- шение задачи 578. Дома: вопросы 10, 11 (с. 154); задачи 572 (б), 574 (б), 576. Замечания. 1 Задачу 574 (а) полезно решить двумя способами: с помощью теорем о пропорциональ- ных отрезках в прямоугольном тре- угольнике и с помощью формулы площади прямоугольного треуголь- ника 2 Желательно, чтобы реше- ние задачи 578 (доказательство тео- ремы Пифагора) учащиеся законс- пектировали в своих тетрадях. С 2-Л ос Ad в Рис. 169 121
Рис. 170 На следующем уроке в классе можно решить задачи 577. 584 585 (а, б), 614. Перед тем как разобрать задачу 584 (деление отрезка в дан ном отношении), полезно вспомнить задачу 556, выполнив устно следующее задание: 7. На рисунке 170 АА, II fifi IIСС,. По данным рисунка найди те х и у. Дома: задачи 585 (в), 607, 623 (с предварительным коммен тарием учителя). На следующем уроке рекомендуется провести проверочнук самостоятельную работу. Вариант 1 1. На рисунке 169 BD= 16 см. CD= 12 см. Найдите АС, ВС АВ, AD. 2. Начертите отрезок и разделите его в отношении 2:7. Вариант II I. На рисунке 169 АС = 3 см, CD = ~^8 см. Найдите АВ, ВС AD, BD. 2. Начертите отрезок и разделите его в отношении 5:4. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Гипотенуза прямоугольного треугольника равна 25 см, высота, проведенная к ней, равна 12 см. Найдите катеты тре угольника и отрезки, на которые гипотенуза делится проведен ной к ней высотой. 2. Начертите произвольный треугольник АВС и постройте от ПЛ PQ ВС резок PQ, удовлетворяющий условию Перед тем как приступить к решению задач на построена методом подобия, желательно напомнить учащимся основные за дачи на построение. С этой целью в начале урока можно выпол нить следующее задание: 122
Начертите остроугольный треугольник АВС. Постройте: а) ме- диану AM, биссектрису AD и высоту АН треугольника АВС\ б) прямую BN, параллельную медиане ДАТ (Нет необходимости требовать, чтобы учащиеся фактически выполнили все построе- ния циркулем и линейкой, достаточно, если они укажут в каж- дом случае последовательность выполнения операций.) Задачу 3 из п. 64 целесообразно разобрать самому учителю, • затем в классе можно решить задачу 589 с оформлением на до- ске и в тетрадях учащихся. Примерное оформление этой задачи: Дано: отрезок PQ, Z.hk (рис. 171, а). Построить: &ABC:zLA=Z_hk, BC = PQ, АВ:АС = 2:\ Анализ (устно). Пусть ДДВС — искомый (рис. 171, б). Тог- да любой треугольник А|В|С, в котором Д|В|||ДВ (Д^ДС, В,£ВС), подобен треугольнику АВС по первому признаку подобия (Z^i = Z.A, Z.C— общий). Следовательно, A,BI:A,C = 2: 1, Z-A,= Z-hk. Таким образом, достаточно построить какой-нибудь треугольник А1В1С. в котором AlBl:AlC = 2:1, ДД,= ^ЛЛ, а за- тем отложить на луче СВ, отрезок СВ = PQ и через точку В про- весги прямую, параллельную прямой Д|В(. Точка А пересечения этой прямой с прямой А,С является вершиной искомого тре- угольника. Построение. I. Строим угол MA,N, равный данному углу hk (рис. 171, в). 2. Отмечаем произвольную точку С на луче A,N 3. На луче Л|Л4 откладываем отрезок Д,В,, равный 2 ДС 4. На луче СВ, откладываем отрезок СВ, равный данному от- резку PQ. 5. Через точку В проведем прямую, параллельную Д(В|. Она пересекает прямую Л,С в точке А. Треугольник АВС — ис- комый Доказательство. ДДВСсоДД1В|С по двум углам (^.А = Z-Д, = ^.hk, так как ДВ||Д,В|, Z.C — общий), поэтому ИВ:ДС = Д|В,:Д1С = 2:1. Треугольник АВС — искомый, так как £.А= Z-hk, BC = PQ по построению, АВ:АС —2:1. 123
Исследование (устно). Указанный способ решения зада чи показывает, что задача всегда имеет решение. Все треуголь. ники, удовлетворяющие условиям задачи, подобны по второму признаку подобия треугольников (Z.4 = Z.ftft, ДВ:ЛС = 2:1), следовательно, их углы соответственно равны, а так как в люб>>м из этих треугольников BC = PQ, то все они равны по второму признаку равенства треугольников. Таким образом, задача имеет единственное решение. Далее в классе можно решить задачи 590, 622. Дома: вопрос 12 (с. 154); задачи 586. 587, 588. При наличии времени в конце второго урока рекомендует* я провести проверочную самостоятельную работу. Вариант I Постройте прямоугольный треугольник по острому углу и ме- диане, проведенной из вершины этого угла. Вариант II Постройте прямоугольный треугольник по острому углу и биссектрисе прямого угла. Вариант III (для наиболее подготовленных учащихся) Постройте ромб по стороне и данному отношению 3:4 его диагоналей На последнем из уроков, отведенных на изучение § 3, реко- мендуется рассмотреть материал раздела «Измерительные рабо- ты на местности» и решить в классе задачи 581, 582. В конце урока желательно провести небольшую бесет\ (10 мин) о подобии произвольных фигур (п. 65). Дома: вопросы 13, 14 (с. 154); задачи 579, 580. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать теоремы о средней линии треугольника, точке пересечения меди- ан треугольника и пропорциональных отрезках в прямоугольном треугольнике; уметь их доказывать и применять при решении за- дач типа 567, 568, 570, 572—577, а также уметь с помощью цир- куля и линейки делить отрезок в данном отношении и решать за- дачи на построение типа 586—590. Замечание. Практическое занятие (лабораторную работ\) по проведению измерительных работ на местности можно прове- сти в удобное время в конце учебного года. 124
§ 4. Соотношения между сторонами и углами прямоугольного треугольника (3 ч) Назначение параграфа — познакомить учащихся с элемента- ми тригонометрии, необходимыми для решения прямоугольных треугольников. Здесь вводятся понятия синуса, косинуса и тан- генса острого угла прямоугольного треугольника, вычисляются их значения для углов 30°, 45° и 60°. Столь раннее введение эле- ментов тригонометрии связано в первую очередь с тем. что они необходимы учащимся на уроках физики уже в самом начале IX класса. Материал параграфа можно распределить по урокам следу- ющим образом: п. 66 — 1 урок, п. 67 — I урок, решение задач — 1 урок. Весь теоретический материал п. 66 можно дать в виде неболь- шой лекции, содержание которой закрепляется в классе в про- цессе решения задач 591 (а, б), 592 (а, в, д), 593 (а). Дома: вопросы 15, 16, 17 (с. 154); задачи 591 (в, г), 592 (б, г, е), 593 (б). Решению прямоугольных треугольников рекомендуется по- святить часть первого и часть второго уроков. Полезно к каждой из задач 594—597 составить план решения, например № 594, а. Дано: дЛВС, Z.C=90e. AC = b. АВ = ₽ (рис. 172). Найти: ВС, АВ, АЛ. Решение. 1 -^-=tgP, ВС=-^—. ВС Б к tg р 2. АВ=—^—. Sin Р 3 АЛ=90° —р. В класссе можно решить задачи 594 (б), 597 (б), 598 (а). Дома: задачи 595 (б), 596 (б), 598 (а). Перед тем как приступить к вычислению значений тригоно- метрических функций для углов 30°, 45°, 60°, желательно напом- нить учащимся свойство прямоугольного треугольника с острым
углом в 30° и признак равнобедренного треугольника. С этом целью можно устно по заготовленным чертежам решить следую щие задачи: 1. На рисунке 173 ABCD — параллелограмм, Z^4=30o ЛВ = 8, BD.LAD. Найдите площадь параллелограмма. 2. На рисунке 174 ABCD — прямоугольная трапеция, ВК — высота, АА = Z.ABK, AK=KD = 2 см. Найдите площадь тра пении. 3. На рисунке 175 АС = ВС, ZXCB=120°. Найдите высотч ВК треугольника АВС, если ЛВ=15 см. После заполнения таблицы значений тригонометрических функций для углов 30°, 45°, 60° в классе рекомендуется решит! задачи 593 (а) — для значения а = 30°, 593 (б) — для значения а = 45’ (устно), 601. Дома: вопрос 18 (с. 154); задачи 600, 602. Последний урок отводится на решение задач к § 3 и 4 и под готовку к контрольной работе Ке 4. На этом уроке рекомендует ся провести проверочную самостоятельную работу: Вариант 1 В равнобедренной трапеции меньшее основание равно 4 см боковая сторона равна 6 см, а один из углов трапеции равен 120°. Найдите площадь трапеции. Вариант II В прямоугольной трапеции меньшее основание равно 3 см большая боковая сторона равна 4 см, а один из углов трапеции равен 150°. Найдите площадь трапеции. Вариант III (для более подготовленных учащихся) В треугольнике ABC АС = ВС, cos В=^. Найдите отношени* высот AM и CN треугольника АВС. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определения синуса, косинуса, тангенса острого угла прямо угольного треугольника; уметь доказывать основное тригономет 126
рическое тождество; знать значения синуса, косинуса, тангенса для углов 30®, 45®, 60°; уметь решать задачи типа 591—602. Контрольная работа 4(1 ч) Вариант I 1. В прямоугольном треугольнике ABC Z-Д =90®, ДВ = 20 см, ысота AD равна 12 см Найдите АС и cos С. 2. Диагональ BD параллелограмма ABCD перпендикулярна к стороне AD. Найдите площадь параллелограмма ABCD, если ЛВ=12 см, Z4=41® Вариант II 1. Высота BD прямоугольного треугольника АВС равна 2| см и отсекает от гипотенузы АС отрезок DC, равный 18 см. Найдите АВ и созД. 2. Диагональ АС прямоугольника ABCD равна 3 см и состав- ляет со стороной AD угол в 37®. Найдите площадь прямоуголь- ника ABCD. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Диагональ АС равнобедренной трапеции ABCD перпенди- кулярна к боковой стороне CD. Найдите площадь трапеции, если ег основания равны 10 см и 8 см. 2. Найдите отношение высот BN и AM равнобедренного тре- угольника АВС, в котором угол при основании ВС равен а. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сформулируйте признаки подобия треугольников. 2. Найдите отрезки, на которые биссектриса AD треугольни- ка АВС делит сторону ВС, если ДВ = 6 см, ВС = 7 см, ДС = 8 см. 3. Докажите, что медиана ВМ треугольника АВС делит попо- лам любой отрезок, параллельный АС, концы которого лежат на сторонах АВ и ВС. Вариант II 1. Сформулируйте теорему об отношении площадей подобных треугольников. 2. Сходственные стороны двух подобных треугольников соот- ветственно равны 10 см и 24 см, а сумма их периметров равна 119 см. Найдите периметр каждого треугольника. 3. Точки М и N лежат соответственно на сторонах АВ и АС треугольника АВС, причем AM:MB = AN:NC = 2:3 Найдите площадь треугольника AMN, если площадь треугольника АВС равна 75 см . 127
Вариант III I. Сформулируйте и докажите теорему о средней линии тре- угольника. 2. Точки М и N — середины сторон АВ и ВС треугольника ABC, SBMN= 12 см2. Найдите 5лвс. 3. Диагонали четырехугольника ABCD взаимно перпендику- лярны. АС= 12 см, BD= 15 см. Найдите площадь четырехуголь- ника, вершинами которого являются середины сторон данного четырехугольника. Вариант IV 1. Сформулируйте утверждения о пропорциональных отрез- ках в прямоугольном треугольнике. 2. Начертите произвольный отрезок и разделите его в отно- шении 2:3. 3. Стороны АВ и ВС прямоугольника ABCD равны 6 см и 8 см. Найдите длины отрезков, на которые перпендикуляр, про веденный из вершины D к диагонали АС, делит эту диагональ Вариант V 1. Что называется синусом, косинусом, тангенсом острого уг- ла прямоугольного треугольника? 2. Диагонали ромба равны 12 см и 12"\/3^ см. Найдите углы ромба. 3. Диагональ BD трапеции ABCD равна большему основа нию AD этой трапеции и перпендикулярна к нему Найдите пло щадь трапеции, если АВ = 3\/2 см, Z.C = 60°. Комментарии и рекомендации по решению задач главы VII 540. Можно предложить следующую краткую запись реше ния задачи (рис. 176): 1) DMFN — ромб, следовательно, DF — биссектриса угла CDE, поэтому 75^=^ (см. задачу 535). 2) ^£=55 см, СЕ = Е£+СЕ= =20 см, следовательно, CD-i-DE = =35 см. 3) Пусть CD = x, тогда DE = 35 — х, -¥_==- ’ 35-х х ’ откуда х= 14. 4) CD = X= 14 см, ОЕ = 35-х = 21 см. 543. Пусть А ДВСсо Д ДS и S| — площади этих треугольников. 128
с k — коэффициент подобия, АН и АХНХ — высоты, проведенные к соответственным сторонам ВС и ВХС{. Тогда ^=Л2. S=± ВС-АН, S^B^.AM, k=-^~. Из этих равенств получаем: В^-А.Н, {в^)' А,Н, В,С, 569. Возможное оформление решения задачи: Дано: ABCD — трапеция, ЛОЦВС, AD>BC, М — середина AC, N — середина BD. Доказать: Л1Л/||ЛО, MN=±(AD-BC). Решение. Пусть К — середина стороны CD (рис. 177). 1) МК— средняя линия треугольника ACD, поэтому AfKIMD, MK=^AD. 2) NK — средняя линия треугольника BCD, поэтому NKWBC, NK=±BC. 3) Из соотношений Л1К||Л0, NK^BC следует, что точки М, N, К чежат на одной прямой, параллельной основаниям трапеции. 4) MN = MK-NK=±(AD-BC). 570. Пусть О — точка пересечения диагоналей параллело- грамма ABCD. Учесть, что АО и DM — медианы треугольни- ка ABD. 571. Пусть СС, — медиана треугольника ABC, CD и ОЕ — высоты треугольников АВС и АОВ (рис. 178). Так как СС,:ОС| = 3:1. то CD:OE = 3:\, т. е. CD=3-OF. Поэтому $АВС = SSyjQB = 3S. 590. Дано: отрезки PQ, P\Q} и P2Q2 (рис. 179,а). Построить: ДЛВС, ДС = 90°, AB = PQ, . ОС. Г Решение. Анализ. Задачу будем решать методом по- добия (п. 64). Сначала можно построить какой-нибудь прямо- 5 AmUcm> 7_, ця. 129
Д С Р Q угольный треугольник ДВ,С, (A Ct = 90°) так, чтобы . а затем, используя условие AB = PQ, построить искомый тре- угольник АВС. Построение. 1. Строим треугольник ДВ,С, так, чтобы А С, =90°, С,Д = />,£,. CtBt = P2Q2 (п. 38. задача 1). 2. На луче ABt отложим отрезок AB = PQ (рис. 179,6). 3. Через точку В проведем прямую, параллельную ВХС{. Она пересекает луч АС, в точке С. Треугольник АВС —искомый. Доказател ьство. дДВСсо ДД,В,С, по первому призна- ку подобия треугольников (АД—общий, АС= АС,, так как ВС||В,С|), поэтому / р__qno АС __ ACt _PtQ, ’ВС В,С, Р&2 Сторона АВ равна данному отрезку PQ по построению. Итак, треугольник АВС удовлетворяет всем условиям задачи. Исследование. Из построения следует, что задача при любых данных отрезках PQ, PtQ^ и P2Q2 имеет решение. Задача имеет единственное решение. В самом деле, если ДД,В|С, и ДД2В2С2 удовлетворяют условиям задачи, то они подобны, а так как Д,В,= PQ, А2В2 = PQ, то AtBt = А2В2 и, значит, ДД,В,С,= ДД2В2С2. 605. Пусть ABCD — данная трапеция, AD = a, ВС = Ь Углы подобных по условию треугольников ДВС и ACD обозначим так, как показано на рисунке 180 Так как ДДЦВС, то А2= А4. Но АВ и CD не параллельны, поэтому A3# А5. Из подобия треугольников АВС и ACD еле дует, что каждый из углов 1. 2 и 3 треугольника АВС равен ка кому-то из углов 4, 5 и 6 треугольника ACD. Учитывая, что А2= А4 и A3# А 5, получаем, что А3= А 6, и, следовательно, Al = А5. Поэтому откудв AC2 = AD’BC = ab. 130
606. 1) Так как NK — биссектриса треугольника MNP (рис 181), то (задача 535) Пусть МК = х. тогда ' Л г7 N г _ х 5 КР = 7 —х, следовательно, •=----==•, откуда / — X «5 35 «ж яг 35 x=-z-, т е. мК=— см О о 2) Так как МО — биссектриса треугольника KMN, то КО _ МК _35.g_ 7 ON ~ MN~ 8 8 ’ 609. Провести биссектрису ADt треугольника АВС и, сравнив условие задачи с утверждением, доказанным в задаче 535, дока- зать, что точки D и Dj совпадают. 614. Пусть ABCD — данная трапеция. ДД=90°, ACA.BD, СК — высота трапеции (рис. 182). 1) Так как АО — высота прямоугольного треугольника ABD, то &AODто д BAD (п. 63, задача 2), поэтому Z.1 = Z.2. 2) ДЛОСсоДВЛО, так как эти треугольники прямоуголь- ные. Z.1 = Z.2. Следовательно, CD AD „л AD2 16 о 2 DA=-AB ’ °ТКУДа CD=~AB =T = 23CM 3) По теореме Пифагора для треугольника ABD DB=~\JaB2 + AD2 = 2\/й см 4) По теореме Пифагора для тре- угольника ВСК ВС ^Ctf + BK2^ =V^D2+(^B-CD) =4д/бГ см. «5 615*. Пусть ABCD — данная тра- пеция, АВ—а, CD = b, a MN — дан- ный отрезок, проходящий через точку 131
О пересечения диагоналей AC и BD (рис 183). 1) ОМ || А В, следовательно, Л DOM ©о ОМ DM со Д DBA. откуда ' Анало- гично ОМ II СО. следовательно, А ДОМ со ОМ AM со ДАСО, откуда 2) Сложив полученные равенства ОМ . ом пи аЬ почленно, получим ——|——=1, откуда ОМ = . 3) Аналогично находим ON— и, следовательно, z л -1- и MN = OM + ON=-^r 1 n n 619. Пусть точка В лежит между точками С и D, ОМ и DN — высоты треугольников ABD и ACD (рис. 184) 1) Так как О — точка биссектрисы угла ВАЕ, то DM = DN, sabd АВ-DM АВ поэтому s^=4c7da/=1с • (н $abd BD-DA BD — х 2) С—= nr ПЛ =~Вг Таким Образом, АВ BD BD _ DC AC~ DC' ИЛИ AB~ AC 1 620. Пусть M — середина стороны ВС, AAt — биссектриса данного треугольника АВС (рис. 185). 1) Так как ДАВА.со ДОВМ, то oAf dM 2) Аналогично А СЕМ с© А САЛ,, поэтому СМ СА । 3) Согласно задаче 535 -d5-=^£. Таким образом, 4т7=-£т7 • BAi СД| ОМ СМ Но ВМ = СМ, поэтому BD=:CE. 132
Рис. 187 623. Воспользоваться задачей 556. На рисунке 186 выполнено построение: ОА, ОС и ВС — данные отрезки. ДСЦВО, AD — ис- комый отрезок. 624. Пусть К, М, N — данные точки (рис. 187). Тогда КМ, MN, KN — средние линии искомого треугольника АВС, следова- тельно, АВ\\КМ, BC^KN, ACUMN. 625. Пусть АВ — данная сторона искомого треугольника, О — точка пересечения данных медиан АА, и BBt. Постройте сна- чала треугольник АОВ, учитывая, что AO:OAt = BO:OBt = 2:l. ГЛАВА VIII Окружность (17 ч) Определение окружности и пер- вые сведения об окружностях были даны в VII классе. Назна- чение данной главы — расширить эти сведения и ввести но- вые важные понятия, связанные с окружностью. Теоретический материал главы не вызывает обычно затруднений у учащих- ся, что дает возможность учителю в большей степени, чем рань- ше, опираться на самостоятельную работу учащихся с учеб- ником. В то же время рассматриваемая глава содержит большое число важных задач, которые широко используются в дальней- шем. Таковы, например, задачи 659, 664, 670, 704, 716. Им следу- ет уделить особое внимание. По первому и второму вариантам тематического планирова- ния учебного материала на изучение темы «Окружность» отво- дится одно и то же число часов. 133
§ 1. Касательная к окружности (3 ч) Назначение параграфа — рассмотреть различные случаи взаимного расположения прямой и окружности, ввести понятие касательной, рассмотреть ее свойство и признак, а также свой- ство отрезков касательных проведенных из одной точки. Материал параграфа рекомендуется распределить по урокам следующим образом: взаимное расположение прямой и окружно- сти — 1 урок; касательная к окружности — 1 урок; решение за- дач — I урок. Перед тем как приступить к изучению п. 68 «Взаимное рас- положение прямой и окружности», желательно напомнить уча- щимся понятия расстояния между двумя точками и расстояния от точки до прямой (п. 37). С этой целью можно решить устно следующие задачи по заранее заготовленным чертежам: 1. Радиус окружности равен 5 см. Найдите расстояние oi центра окружности до прямой, содержащей хорду, равную 8 см 2. Найдите расстояние от точки А до ближайшей к ней точки окружности с центром О радиуса г, если: а) О А = 12 см, г = 8 см б) ОД =6 см, г = 8 см. 3. Докажите, что на рисунке 18», а, б АВ<АВ{. Весь материал п. 68 рекомендуется изложить компактно, в виде небольшой лекции. При обосновании утверждения о том, что прямая и окружность не могут иметь более двух обших то чек, полезно сделать рисунок В классе рекомендуется решить задачи 631 (а, г, д) - устно, 632. Дома: вопросы 1, 2 (с. 178—179); задачи 631 (б, в) устно, 633. Перед изучением свойств касательной к окружности и отрез ков касательных, проведенных из одной точки, желательно про верить усвоение предыдущего материала в процессе устного ре шения задач типа: 4. По данным рисунка 189 укажите взаимное расположение а) прямой АВ и окружности радиуса 1 с центром С; б) прямой Рис. 188 Рис. 189 134
ВС и окружности радиуса 2 с центром А; в) прямой АС и окруж- ности радиуса ВС с центром В. Весь теоретический материал п. 69 рекомендуется дать на одном уроке, причем свойство касательной и свойство отрезков касательных, проведенных из одной точки, можно предложить учащимся доказать самостоятельно в классе, а признак каса- тельной (вторую теорему п. 69) — дома. Следующий урок отводится на решение задач к § I. В классе рекомендуется решить задачи 635, 639, 646 (д), 636 645, 648 (а). Дома: вопросы 3—7 (е 179); задачи 634, 638, 640, 648 (б). На последнем уроке, посвященном изучению § 1, рекоменду- ется провести проверочную самостоятельную работу: Вариант 1 1 КМ и KN — отрезки касательных, проведенных из точки К к окружности с центром О. Найдите КМ и KN. если ОК= 12 см, Z.A1CW= 120°. 2 . Диагонали ромба ABCD пересекаются в точке О. Докажи- те, что прямая BD касается окружности с центром А и радиусом, равным ОС. Вариант II 1 Найдите отрезки касательных АВ и АС, проведенных из точки А к окружности радиуса г, если г = 9 см, Z.BAC= 120°. 2 . В равнобедренном треугольнике АВС с основанием АС проведена медиана BD. Докажите, что прямая BD касается окружности с центром С и радиусом, равным AD. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. На рисунке 190 прямые АВ, AC, MN — касательные к окружности. Найдите отрезки касательных АВ и АС, если пери- метр треугольника AMN равен 24 см. 2. Отрезок CD — высота прямоугольного треугольника АВС, проведенная из вершины прямого угла С. Найдите радиус окружности с центром А, которая касается прямой CD, если CD = 4 см, АВ= 12 см. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать возможные случаи взаимного расположения пря- мой и окружности, определение каса- тельной, свойство и признак касатель ной. уметь их доказывать и применять при решении задач типа 631, 633—636. 1- 643, 648. 135
§ 2. Центральные и вписанные углы (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятия градусной меры ду- ги окружности, центрального и вписанного углов, доказать тео- ремы об измерении вписанных углов и об отрезках пересекаю- щихся хорд и показать, как они используются при решении задач Материал параграфа рекомендуется распределить по урокам следующим образом: градусная мера окружности — 1 урок; тео- ремы о вписанном угле и об отрезках пересекающихся хорд — 2 урока; решение задач — 1 урок. Материал, связанный с понятием градусной меры дуги, реко мендуется дать в виде короткой лекции (15 мин) Желательно, чтобы в тетрадях учащихся остался конспект этой лекции На рисунке 191: ЛАОС, Л ВОС, Л АОВ — центральные углы; \jAB и оАСВ — полуокружности; <^>АС и о ВС меньше полуокружности; ВАС и \jABC больше полуокружности; \->АС= ЛАОС-, ВС = Л ВОС, ^АВ= <jACB= ЛАОВ: ^В4С = 360° — ЛВОС, АВС=360°-ЛАОС; ^АС+ ^АВС= ЛАОС+(360° — г.ДОС)=360°. В классе рекомендуется решить задачи 650 (а, в) - устно, 651 (а), 716. Дома: вопросы 8, 9, 10 (с. 179); задачи 650 (б), 651 (б), 652 Перед тем как приступить к изучению п. 71 «Теорема о вин санном угле», целесообразно провести подготовительную работа (устно, по заранее заготовленным чертежам): 1. На рисунке 192 изображена окружность с центром О, ВС = 70°. Найдите углы треугольника АВО. 2. На рисунке 193 изображена окружность с центром О. КМ — биссектриса угла АКВ. Докажите, что ОМ — биссектриса угла АОВ. При доказательстве теоремы о вписанном угле учитель мо жет разобрать только первый случай возможного расположения центра окружности относительно сторон угла. Доказательство
для двух других случаев после предварительного обсуждения идеи, на которой оно основано, а также обоснование двух следст- вий можно предложить учащимся провести самостоятельно Перед доказательством теоремы о произведении отрезков пе- ресекающихся хорд желательно повторить первый признак подо- бия треугольников и подготовить учащихся к восприятию теоре- мы с помощью следующей задачи: 3. По данным рисунка 194, а, б докажите, что дДМСсо со &DMB В классе на этих уроках рекомендуется решить задачи 653 (устно), 654 (устно), 655, 656, 658, 659, 661,662, 664, 666 (а, б), 668, 670, 671 (а). Дома: вопросы 11, 12, 13, 14 (с. 179); задачи 657, 660, 663, 666 (в), 667, 669, 671 (б), 672. Учащимся, проявляющим повышенный интерес к изучению геометрии, полезно самостоятельно решить задачи 673, 718, 719. На последнем уроке рекомендуется провести проверочную са- мостоятельную работу. Вариант I I. Точки А, В, С лежат на окружности с центром О (рис. 195), Z..WB =80°, о AC’. ВС=2:3. Найдите углы треугольника АВС. 2. Хорды АВ и CD пересекаются к точке К, причем хорда АВ делится точкой К на отрезки, равные 10 см и 6 см. На какие от- резки точка К делит хорду CD, если CD больше АВ на 3 см? Вариант II 1. Вершины треугольника АВС лежат на окружности с центром О (рис. 195), /LABC = »80°, ВС’. оЛВ = 3:2. Найдите углы тре- угольника АОВ. 2 Хорды MN и KL пересекаются в точке А, причем хорда MN делится точкой А на отрез- ки, равные 1 см и 15 см. На какие отрезки точ- ка А делит хорду KL, если KL в два раза мень- ше MN? 137
Рис. 196 Вариант III (для более подготовленных учащихся) I. Окружность с центром О касает- ся сторон АВ, ВС, АС треугольника АВС соответственно в точках К, М, N, ^КМ: oMN: oNK=6:5:7. Найдите углы треугольника АВС. 2. Хорды АВ, CD, EF окружности с центром О попарно пересекаются в точ ках К, М и N, как показано на рисунке 196, причем каждая хорда делится этими точками на равные части. Найдите пери метр треугольника KMN, если АВ = = 12 см. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, какой угол называется центральным и какой вписанным, как определяется градусная мера дуги окружности, теорему о впи санном угле, следствия из нее и теорему о произведении отрез- ков пересекающихся хорд; уметь доказывать эти теоремы и при менять при решении задач типа 651—657, 659, 666—669 § 3. Четыре замечательные точки треугольника (3 ч) Назначение параграфа — рассмотреть свойства биссектрисы угла и серединного перпендикуляра к отрезку и на их основе до- казать, что биссектрисы треугольника пересекаются в одной точ- ке, серединные перпендикуляры к сторонам треугольника пере- секаются в одной точке, высоты треугольника (или их продолже ния) пересекаются в одной точке. Утверждение о пересечении медиан треугольника в одной точке было доказано в предыду- щей главе. Таким образом, результаты данного параграфа даки возможность ввести понятие четырех замечательных точек тре угольника. Материал параграфа рекомендуется распределить по урокам следующим образом: свойство биссектрисы угла — 1 урок; поня- тие серединного перпендикуляра к отрезку и теорема о середин ном перпендикуляре— 1 урок; теорема о точке пересечения вы сот треугольника — 1 урок Перед тем как сформулировать свойство биссектрисы угла, желательно устно провести подготовительную работу по заготов ленным чертежам: 1. На рисунке 197 луч ОС — биссектриса угла АОВ, ОА = ОВ Докажите, что SAQC = SBOC. 2. Прямая т пересекает отрезок АВ в его середине. Докажи- те, что концы отрезка АВ равноудалены от прямой т. 138
Доказательство теоремы о биссектрисе угла и следствия из нее (биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке) ре- комендуется изложить самому учителю в виде небольшой лекции. В классе можно решить задачи 674, 675, 676 (а). Дома: вопросы 15, 16 (с. 179); задачи 676 (б), 678 (а). Введение понятия серединного перпендикуляра к отрезку • можно предварить устной задачей по заранее заготовленному чертежу: 3. Прямая КМ перпендикулярна к стороне АВ треугольника АВС и делит ее пополам. Точка М лежит на стороне АС. Дока- жите, что АС>ВС Доказательство теоремы о серединном перпендикуляре к от- резку и следствия из нее также желательно изложить учителю самому. Усвоение материала можно закрепить в процессе реше- ния в классе задач 679 (б), 680, 682. Д о м а: вопросы 17—19 (с. 179); задачи 679 (а), 681 686 Теорему о точке пересечения высот треугольника учителю ре- комендуется прокомментировать по заранее заготовленному чер- тежу, а детальное доказательство предложить учащимся прове- сти дома самостоятельно или с помощью учебника. Для лучшего усвоения теоремы о пересечении высот тре- I угольника можно предложить учащимся решить задачу: 4 По данным рисунка 198, где дуга ABD — полуокружность, доказать, что прямая MN перпендикулярна к диаметру AD. Учащимся, проявляющим повышенный интерес к изучению геометрии, можно предложить для домашней работы следую- щую задачу: 5. На рисунке 199 изображена полуок- ружность с концами А и В и отмечена точ- ка К. С помощью одной линейки постройте прямую, проходящую через точку К и пер- X *К \ пендикулярную к прямой АВ. / \ Кроме того, в классе рекомендует- L I ся решить задачи (по всему материалу § 3) А В 1 677, 684, 687. Рис. ню 139
Рис. 200 Дома: вопрос 20 (с. 179); задачи 688, 720. Желательно, чтобы в тетрадях у учащихся были сделаны рисунки, характеризующие четыре замеча тельные точки треугольника: Рис. 200: М — точка пересече В ния медиан треугольника АВС; АМ-.МА^ВМ-.МВ^СМ'.МС^ = 2:1 Рис. 201: О — точка пересечения биссектрис треугольника АВС. пересечения серединных перпендикуля Рис. 202: К — точка ров к сторонам треугольника АВС; АК = ВК = СК. Рис. 203, а, б, в: Н — точка пересечения высот (или их про- должений) треугольника АВС. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать теоремы о биссектрисе угла и о серединном перпендикуляре к отрезку, их следствия, а также теорему о пересечении высот тре угольника; уметь их доказывать и применять при решении задач типа 674—679, 682—686. 140
§ 4. Вписанная и описанная окружности (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятия вписанной в много угольник и описанной около многоугольника окружностей, дока зать теоремы об окружности, вписанной в треугольник, и об окружности, описанной около треугольника, ознакомить учащих ся со свойствами вписанного и описанного четырехугольников. Материал параграфа можно распределить по урокам следу- ющим образом: вписанная окружность — 2 урока; описанная окружность — 2 урока. Теоретический материал п. 74 до замечания 2 рекомендуется изложить на первом уроке в виде небольшой лекции после усг ной подготовительной работы по заготовленным чертежам: 1 На рисунке 204 окружность с центром О касается сторон угла MKN в точках М и N. Найдите ^-MKN и расстояние MN, если OM=yj3 см, КМ = 3 см. 2. На рисунке 205 три касательные к окружности с центром О пересекаются попарно в точках А, В и С. Найдите углы тре угольника АВС, если в треугольнике АОС Z4 = 20° и ZO= 120°. 3. Стороны угла А касаются окружности радиуса г с цент- ром О. а) Найдите ОА. если г=5 см, Z.H =60°; б) Найдите г, ес- ли ОА = 14 дм, Z4 = 90°. Для усвоения материала, изложенного в лекции, в клас- се рекомендуется решить задачи 701 (для остроугольного тре- угольника), 689, 691. Дома: вопросы 21, 22 (с. 179—180); задачи 701 (для прямо- угольного и тупоугольного треугольников), 637, 690, 693 (а). Перед доказательством свойства описанного четырехугольни ка желательно также провести устную подготовительную ра- боту: 4. По данным рисунка 206 найдите периметр треугольни- ка АВС. Рис. 204 141
Рис. 207 5. На рисунке 207 ABCD — равнобедренная трапеция. По данным рисунка найдите ее основания АВ и CD. Свойство описанного четырехугольника и решение задачи 697, утверждение которой используется в дальнейшем, учитель должен подробно объяснить учащимся. Затем в классе можно решить задачи 695 (устно), 698. Дома: вопрос 23 (с. 180); задачи 641, 696, повторить реше- ние задачи 697. Учащимся, проявляющим повышенный интерес к изучению геометрии, полезно разобрать дома решение задачи 724. Отметим, что в учебнике приведено краткое решение задачи 724, в котором не пояснено, почему окружность с центром О ка- сается именно сторон AD, АВ и ВС четырехугольника ABCD. Яс- но, что эта окружность касается лучей АВ и ВА, поэтому точка касания с прямой АВ лежит на отрезке АВ. Далее, эта окруж- ность касается лучей ВС и AD. Учитывая равенство AB-\-CD = = BC + AD, следует, что точки касания с лучами ВС и AD лежат на отрезках ВС и AD. Это утверждение легко доказать методом от противного. При наличии времени в конце второго урока можно провести самостоятельную работу обучающего характера: Вариант I Гипотенуза прямоугольного треугольника равна 10 см, ради- ус вписанной в этот треугольник окружности равен 2 см Найди- те периметр треугольника и его площадь. Вариант II Радиус окружности, вписанной в прямоугольный треуголь- ник, равен 2 см, а сумма катетов равна 17 см. Найдите периметр треугольника и его площадь. Вариант III (для более подготовленных учащихся) Докажите, что радиус окружности, вписанной в равнобедрен- ную трапецию с основаниями а и о, равен -^yjab. 142
Теоретический материал п. 75 до за- мечания 2 рекомендуется изложить в форме лекции, а затем в классе решить задачи 711 (для тупоугольного треуголь- ника), 702 (а), 704 (а, б), 706. Дома: вопросы 24, 25 (с. 180); задачи 711 (для прямоугольного и равносторон- него треугольников), 702 (б), 705 (б). Перед рассмотрением замечания 2 (свойство вписанного четырехугольника) желательно провести устную работу по заготовленным заранее чертежам: 6. Задача 705 (а). 7. Вершины треугольника АВС лежат на окружности, причем оАВ: \->ВС: о СЛ =2:3:4. Найдите углы треугольника АВС. 8. По данным рисунка 208 найдите все углы вписанного че- тырехугольника ABCD. Доказательство свойства вписанного четырехугольника мож- но предложить учащимся разобрать самостоятельно по учебнику (хорошо успевающим — без помощи учебника), а затем решить в классе задачи 708 (а), 710. Дома: вопрос 26 (с. 180); задачи 708 (б), 709. Учащимся, ин тересующимся геометрией, предложите решение задачи 729. На последнем уроке проведите самостоятельную работу: Вариант 1 Центр описанной окружности лежит на высоте равнобедрен- ного треугольника и делит высоту на отрезки, равные 5 см и 13 см. Найдите площадь этого треугольника. Вариант П Меньший из отрезков, на которые центр описанной около равнобедренного треугольника окружности делит его высоту, ра- вен 8 см, а основание треугольника равно 12 см. Найдите пло- щадь этого треугольника. Вариант 111 (для более подготовленных учащихся) Найдите площадь равнобедренного треугольника, в котором боковая сторона 4У]5 см, а радиус описанной окружности 5 см. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, какая окружность называется вписанной в многоугольник и ка- кая описанной около многоугольника, теоремы об окружности, вписанной в треугольник, и об окружности, описанной около тре- угольника, свойства вписанного и описанного четырехугольни- ков; уметь их доказывать и применять при решении задач типа 689—696, 701—707, 709—711; знать утверждения задач 724, 729 и уметь их применять при решении задач типа 698 —700, 708. 143
Решение задач (2 ч) Основная цель этих уроков — продолжить отработку навыков решения задач по теме «Окружность» и подготовить учащихся к контрольной работе. Задачи к этим урокам подбираются из ра- нее нерешенных задач к параграфам 1—4, а также из дополни- тельных задач к главе VIII, например 642, 643, 644. 665, 683, 685, 694, 703, 707, 721, 728, 730. Контрольная работа №5(1 ч) Вариант I I. Через точку А окружности проведены диаметр АС и две хорды АВ и AD, равные радиусу этой окружности. Найдите углы четырехугольника ABCD и градусные меры дуг АВ, ВС, CD, AD. 2. Основание равнобедренного треугольника равно 18 см, а боковая сторона равна 15 см. Найдите радиусы вписанной в тре- угольник и описанной около треугольника окружностей. Вариант II 1. Отрезок BD — диаметр окружности с центром О. Хорда АС делит пополам радиус ОВ и перпендикулярна к нему. Най дите углы четырехугольника ABCD и градусные меры дуг АВ, ВС, CD, АВ. 2. Высота, проведенная к основанию равнобедренного тре- угольника, равна 9 см, а само основание равно 24 см. Найдите радиусы вписанной в треугольник и описанной около треуголь- ника окружностей. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. На рисунке 209 МА и МВ — секущие, АС и BD — хорды окружности с центром О. Докажите, что АЛОВ — Z.AKB+ Z.AMB 2. Площадь равнобедренной трапеции ABCD с основаниями ВС и AD, описанной около окружности с центром О и радиусом 3 см, равна 60 см2. Найдите радиус окружности, описанной око- ло треугольника OCD. Рис. 209 144
Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сколько общих точек могут иметь прямая и окружность? Сформулируйте свойство и признак касательной. 2. Отрезок BD — высота равнобедренного треугольника АВС с основанием АС. На какие части окружность с центром В и ра диусом BD делит боковую сторону треугольника, если ДВ=13 см, BD = 5 см? 3. На рисунке 210 изображен прямоугольный треугольник АВС, стороны которого касаются окружности радиуса 1 см. На какие отрезки точка касания делит гипотенузу треугольника, равную 5 см* Вариант II 1. Какой угол называется вписанным? Сформулируйте теоре- му о вписанном угле. 2. Вершины треугольника со сторонами 2 см, 5 см и 6 см ле- жат на окружности. Докажите, что ни одна из сторон треуголь- ника не является диаметром этой окружности. 3. На рисунке 211 изображена окружность с центром О, АВ — касательная, а АС — секущая этой окружности Найдите углы треугольника АВС. если oBD = 62° Вариант III 1. Сформулируйте теорему об отрезках пересекающихся хорд. 2. Хорды KL и MN окружности пересекаются в точке А. Найдите АК и AL, если AM = 2 дм, AN=6 дм. KL = 7 дм. 3. На рисунке 212 изображена окружность с центром О, АС — диа- метр, а ВС — касательная к этой окружности. На какие части от- резок АВ делится точкой D, если ДС = 20 см, ВС= 15 см? 145
Вариант IV 1. Сформулируйте теорему об окружности, вписанной в тре- угольник. 2. Впишите окружность в данный прямоугольный тре- угольник. 3. Основание равнобедренного треугольника равно 16 см, бо- ковая сторона равна 17 см. Найдите радиус вписанной в этот треугольник окружности. Вариант V 1. Сформулируйте утверждение о свойстве описанного четы- рехугольника Верно ли обратное утверждение? 2. Найдите площадь прямоугольной трапеции, описанной около окружности, если боковые стороны этой трапеции равны 10 см и 16 см. 3. Площадь четырехугольника ABCD, описанного около окружности радиуса 5 дм, равна 90 дм2. Найдите стороны CD и AD этого четырехугольника, если ДВ = 9 дм. ВС=10 дм. Вариант VI 1. Сформулируйте теорему об окружности, описанной около треугольника. 2. Постройте окружность, описанную около данного тупо- угольного треугольника. 3. Найдите площадь равностороннего треугольника, вписан- ного в окружность радиуса 4^/3 см. Вариант VII 1. Сформулируйте утверждение о свойстве вписанного четы- рехугольника Верно ли обратное утверждение? 2. Площадь прямоугольника, вписанного в окружность, рав- на 48 см2. Найдите радиус окружности, если одна из сторон прямоугольника на 2 см больше другой. 3 На рисунке 213 AM и СМ — биссект- рисы углов А и С треугольника ABC, AN и CN — биссектрисы внешних углов при вер- шинах А и С этого треугольника. Докажите, что около четырехугольника AMCN можно описать окружность. Комментарии и рекомендации по решению задач главы VIII 632. Пусть О — центр данной окружно- сти радиуса г, р — произвольная прямая, проходящая через точку А Если О£р, то прямая р пересекает окружность в двух 146
точках — концах диаметра, лежащего на этой прямой. Если О^р, то проведем перпендику- р ляр ОВ к прямой р (рис 214). Так как ОВ — расстояние от точки О до прямой р, то ОВ^ОА (см. п. 37). Но ОА<г по условию, следовательно, ОВ<г, и по- этому прямая р — секущая. 637. Проведем радиус ОС данной ок- ружности (рис. 215). 1. Так как угол COD — внешний угол равнобедренного треугольника АОС (ОА = ОС) и Z4 = 30°, то Z COD = 60°. 2. По свойству касательной ОС.LCD. В прямоугольном тре- угольнике OCD Z.O = 60°, поэтому Z.D = 30°. 3. Треугольник ACD равнобедренный, так как Z4 = Z.D = 3O°. 645. Провести радиус ОК, где К — точка касания, и восполь- зоваться задачей 385. 659. Пусть АВ и CD — параллельные хорды (рис. 216). Про- вести хорду ВС и воспользоваться теоремой о вписанном угле. 660. Пусть М — данная точка, оАВ> CD (рис. 217). Про- ведем хорду ВС 1. Так как оДВ=100°, то Z.4 СВ = 50°. 2. В треугольнике МВС Z.Af = 32®, а внешний угол АСВ при вершине С равен 50°, поэтому ZB = 50°-32°= 18°. 3. oCD = 2-18° = 36°. 662. Провести хорду АС и снача- ла найти £4 и ZC в треугольни- ке АСЕ. 668. Пусть АВ — диаметр окруж- ности. CD — перпендикуляр, прове- Рис. 214 147
денный из точки С окружности к прямой АВ (рис. 218). Прове дем хорды АС и ВС 1. Угол АСВ вписанный и опирается на полуокружность, сле- довательно, Z. АСВ=90°. 2. Так как СР— высота прямоугольного треугольника АВС, то CD = ^AD-DB (п. 63. свойство 1°) 670. 1. Z.ABP = Z.AQB. так как Z_ABP-=^ >~>ВР (задача 664) и Z_AQB=^BP (рис. 219) 2. дЛВРсо &.AQB по двум углам (угол А общий и Z-ABP= Z.AQB) Следовательно, 4^=4^-, откуда AB2=AP'AQ О 675. Пусть О| и О2 — центры двух К данных окружностей, т — их общая ка- сательная в точке А (рис. 220). I \ N. 1. Точки О| и О2 лежат на биссектри | \ Хи се угла О (следствие из первой теоре- Рис. 220 148
мы п. 69). и. значит, точки О. О, и О2 лежат на одной прямой. 2. OiA-Lm и О2АА-ГП (свойство касательной), следовательно, точки А, О, и О2 лежат на одной прямой. Таким образом, точки А, О. О,, О2 лежат на одной прямой, и, значит, точки О( и О2 ле жат на прямой ОА. 680. а) Воспользоваться теоремой о серединном перпендику- ляре. б) Сначала доказать, что треугольники ACD и ABD равно- бедренные. 687. Искомая точка является точкой пересечения серединно- го перпендикуляра т к отрезку АВ и прямой а. По условию точ ки А и В лежат по одну сторону от прямой а, поэтому прямые т и а либо пересекаются, либо параллельны, и тогда АВ Л. а. В первом случае задача имеет единственное решение, а во вто- ром случае она не имеет решений. 689. Пусть ДДВС— данный равнобедренный треугольник (рис. 221). ЛС = ВС = 13 см, ДВ=10 см Центр О вписанной окружности искомого радиуса г лежит на биссектрисе СМ тре- угольника АВС, а так как СМ А. АВ (свойство равнобедренного треугольника), то вписанная окружность касается отрезка АВ в точке М Поэтому ОМ = г. Далее полезно обсудить с учащимися различные способы ре- шения этой задачи: Способ I. 1. AM = ± АВ = 5 см. 2. М и N — точки касания, следовательно, AN = AM = 5 см, откуда CN = АС — AN = 8 см. 3. В &АСМ: CM = \jAC2-AM2 = 12 см. 4. В ДСО/V: CO2=CNj + ON2, т е. (12-г)2 = 82+г2, откуда г=3-^ см. о Способ 2. 1. В ДДСЛ1: AM АВ = 5 см. СМ = yjAC^-AM2 = 12 см 2. Отрезок АО — биссектриса треугольника АМС (так как О — центр вписанной окружности), поэтому -^-=4^-(задача 535), г 5 , I или |2_г =73, откуда г = 3-д см. Замечание. После решения задачи 697 можно вернуться к задаче 689 и показать еще один способ ее решения. Способ 3. 1. В ДДСЛ1. ДМ=1ДД = 5 см. 149
Рис 222 СЛ1 =у/аС2-ДМ'= 12 см,следова- тельно, 5ЛВС=1ДВ.СЛ1 = 6О см2. _ „ 2АС + АВ 2. SMC = pr. где р=------= ю S Q 1 = 18 см, откуда г = — = 3 — см Р •> 697. Пусть окружность радиуса г с центром О вписана в многоуголь- ник Д|Д2... А„ и пусть В|, В2, .... В„ — точки касания (рис. 222). Тог- да OBt = ОВ2 =... = ОВ„ = г и ОВ.ХЛД,, ОВ2±ДИз.....ОБЯ±ДЯД| (по свойству касательной). Оче- видно, — ЗЛ'ОА* 4* ’$,4,0*3 4” — 4" ^A,OAl — =^А1А2-г+^А2Ал-г + ,„4-1дяД|./- = =| г (4,42 + A tAA 4-... + А „А,)=| Рг = рг, где Р — периметр, р — полупериметр описанного многоуголь- ника. 707. Дано. ДДйС. ДС = ВС = 8 см, АДСЯ=120°. Найти: 2R, где R — радиус описанной окружности. Решение: Центр О описанной окружности является точкой пересечения серединных перпендикуляров DDt и HHt к сторонам АС и АВ треугольника АВС (рис. 223). Так как треугольник АВС равнобедренный, то прямая HHt проходит через вершину С и СН — биссектриса угла АСВ. В прямоугольном треугольнике CDO Z.0CD=^ Z.ACB = GO°, поэтому Z. COD = 30°, СО= 2СО = ДС = 8 см. Итак, /? = СО = 8 см, и, значит, диаметр описанной окружности равен 16 см Рис. 224 150
714*. Пусть К — точка пересечения общей касательной, про- ходящей через точку М. и прямой АВ (рис. 224). Тогда КА —КМ и КВ = КМ (по свойству отрезков касательных, проведенных из одной точки). Таким образом, точки А, В, М одинаково удалены от точки К и, следовательно, лежат на одной окружности с цент- ром К, для которой АВ является диаметром 719. Пусть МВ и МВХ — секущие, проходящие через точку М, лежащую вне окружности (рис. 225). Проведем хорду АХВ. 1. Z. 1—внешний угол треугольника АХВМ, поэтому Z. 1 = Z.2+ Z. М, откуда Z.A1 = Z. 1 — Z.2. 2. По теореме о вписанном угле Z.l=-^ оВВх, Z.2=-^ '^'ЛЛЬ следовательно, ЛМ=±^ВВ,-± ^АА}=±(^ВВХ-^ААХ). 722. Пусть ABCD — данный описанный четырехугольник (рис. 226), р — его полупериметр. Сначала выразим стороны че- тырехугольника ABCD через р. 1 Пусть АВ = х, ВС = у. Тогда CD=-|x. AD=2y, х+у+^х+2у = 2р, или ^х+3у=2р. (1) 2 . Согласно свойству описанного четырехугольника (п 74) AB + CD = AD + BC. т. е. (2) 2 | 3 . Решая систему уравнений (I) и (2), находим х=—р, у=—р. *5 *5 Таким образом. вС=1р, 151
5 4 Так как S = pr (задача 697), то р=—. Итак, ЛВ=|--, ВС=Ц--, CD=| -, AD~-. 5 г 3 г 5г Зг 725. Пусть ABCD — данная прямоугольная трапеция с осно- ваниями AD — a и BC = b, Z.j4=90e, г — радиус вписанной окружности (рис. 227). I. Согласно свойству описанного четырехугольника (п. 74) ЛВ4-СЛ = 4О4-ВС = а4-6. Но АВ = 2г, поэтому CD = а + Ь — 2г. 2. Если СС| — высота трапеции, то по теореме Пифагора CD2 = CC?+C,D2. или (a + b-2rf=(2rf + (a-bf. Отсюда получаем г= . 726. Пусть АВС — данный треугольник, О — центр описан- ной окружности, AM — медиана треугольника. Если точка О ле- жит на медиане AM и не совпадает с точкой М, то прямая МА — серединный перпендикуляр к отрезку ВС, поэтому AM также вы- сота треугольника АВС, и, значит, треугольник АВС равнобед- ренный (задача 110). Если точки О и М совпадают, то ВС — диаметр описанной окружности, поэтому Z.j4=90° и треуголь- ник АВС — прямоугольный. 731. Учесть, что биссектрисы углов, прилежащих к боковой стороне трапеции, взаимно перпендикулярны, и воспользоваться задачей 729 735. Пусть ABCD — данная трапеция с основаниями AD = a, ВС = Ь, а>Ь (рис. 228), г — радиус вписанной окружности. 1. Согласно задаче 710 трапеция равнобедренная, т. е. АВ —CD. 2. Согласно свойству описанного четырехугольника (п. 74) AB + CD = AD-t-ВС = а + Ь, поэтому АВ = °^Ь. 152
о — b 3. Если fifi, — высота трапеции, то BBt = 2r, ABt= <£~ По теореме Пифагора для треугольника АВВ\ имеем лв“=лв;+вв= илн yfab откуда получаем г=-^—. 736. Центр искомой окружности есть точка пересечения сере- динного перпендикуляра к отрезку АВ и прямой, проходящей че- рез точку А и перпендикулярной к прямой а. 737. Учесть, что если данная точка А расположена в полосе между данными параллельными прямыми, то задача имеет два решения, а если точка А лежит вне этой полосы, то задача не имеет решения. В первом случае воспользоваться указанием, данным в учебнике. ГЛАВА IX Векторы (12 ч) Понятие вектора и действия над векторами вводятся в этой главе так, как это принято в физике Величины, которые характеризуются не только числовым значе- нием, но и направлением, называются в физике векторными и изображаются отрезками со стрелкой. Поэтому геометрический вектор вводится как направленный отрезок, т. е. отрезок, на ко- тором дано направление от одного конца к другому. Следует иметь в виду, что изучение векторов в курсе геомет- рии преследует две цели: подготовить учащихся к восприятию действий над векторными величинами в физике и показать, как можно использовать векторы при решении геометрических за- дач. Поэтому основное внимание следует уделить не обосновани- ям формул и теорем векторной алгебры, а умению выполнять действия над векторами и демонстрации возможностей векторно- го метода в геометрии. По I варианту тематического планирова- ния учебного материала эта глава изучается в IX классе. § 1. Понятие вектора (2 ч) Назначение параграфа — ввести понятия вектора, его длины, коллинеарных и равных векторов; научить учащихся изображать и обозначать векторы, откладывать от любой точки плоскости вектор, равный данному. 153
Материал пп 76, 77 рекомендуется изложить в виде неболь- шой лекции с применением разнообразных иллюстративных средств (графопроектор, плакаты и т. п.). Особое внимание сле- дует уделить физическим примерам векторных величин, а также примеру, подводящему к определению равенства векторов. В классе можно выполнить практические задания 738, 739, 740 (а), 742 и решить задачи 744 (устно), 745 (выборочно), 746 (устно по заготовленному чертежу), 750 (прямое утвержде- ние). Дома: вопросы 1—5 (с. 204); задачи 740 (б), 749, 750 (обрат- ное утверждение). Перед тем как приступить к изучению п. 78 «Откладывание вектора от данной точки», желательно проверить усвоение пред- шествующего материала. Это можно сделать в процессе реше- ния устных задач: 1. На рисунке 229, а, б, в изображены параллелограмм ABCD, трапеция KLMN (KL^MN) и треугольник PQR (АВ, ВС, СА—средние линии этого треугольника). а) Укажите на этих рисунках сонаправленные, противо- положно направленные, равные векторы. б) Укажите векторы, длины которых равны. Равны ли при этом сами векторы? 2. Задача 752. После изучения п. 78 (рассказ учителя) рекомендуется прове- сти самостоятельную работу обучающего характера: Вариант I 1. Перечертите рисунок 230 в тетрадь. Постройте векторы МР и NQ, такие, что МР = а, NQ$a. ► ► 2. ABCD — параллелограмм Докажите, что AB = DC. 154
Рис. 230 Рис. 231 Вариант II I. Перечертите рисунок 231 в тетрадь. Постройте векторы АВ и CD, такие, что ABftm, CD = m. 2. Точки М, К, N, Р не лежат на одной прямой и KM = PN. Докажите, что KMNP — параллелограмм. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Точка М лежит на отрезке АВ. Постройте векторы МК и MN, такие, что МК = АВ, MN = BA. Найдите KN, если АВ = а. 2 Точка О лежит внутри четырехугольника ABCD. АО = ОС, BO = OD. Докажите, что AB = DC. Дома: вопрос 6 (с 204); задачи 743, 747, 748 Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определения вектора и равных векторов; уметь изображать и обозначать векторы, откладывать от данной точки вектор, рав- ный данному, решать задачи типа 741—743, 745- 752. § 2. Сложение и вычитание векторов (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятия суммы и разности двух векторов, рассмотреть законы сложения векторов и на их основе ввести понятие суммы трех и более векторов; научить строить сумму двух данных векторов, используя правила тре- угольника и параллелограмма, сумму нескольких векторов, ис- пользуя правило многоугольника, строить разность двух данных векторов двумя способами. Материал параграфа можно распределить по урокам следу- ющим образом: сумма двух векторов — 1 урок; сумма несколь- ких векторов — I урок; вычитание векторов — 1 урок; решение задач — 1 урок. Содержание пп. 79, 80 («Сумма двух векторов» и «Законы сложения векторов. Правило параллелограмма») рекомендуется изложить на первом уроке в виде небольшой лекции с использо- ванием иллюстративных средств (плакаты, графопроектор и т. п.). 155
Для лучшего усвоения изложенного материала можно выпол- нить в классе следующие практические задания и уп- ражнения: 1. Задача 753 2. Начертите попарно неколлинеарные векторы а, Ь, с. По- стройте векторы а + b, b + а, а-|-с, (а + д)+с, а+(£> + с). (а + с)4-Ь. Какие из построенных векторов равны друг другу? 3. Задача 759 (а) (решить без помощи чертежа) 4. Упростите выражения: а) (АВ-\- ВК) + КМ-. б) (Л1Л/ + ХУ)+ NX. 5. Найдите вектор х из условия: a) EF+(FP + x)=EM', б) 'AB+(MA+'BN)=MK + i 6. Докажите, что, четырехугольник ABCD — параллелограмм, если (APA-XB}-\-PX = DC. где Р и X — произвольные точки плоскости. Дома: вопросы 7—10 (с. 204); практические задания и зада- чи 754, 759 (б) (без чертежа), 763 (б, в). На следующем уроке, перед тем как рассказать о построении суммы трех и более векторов, рекомендуется проверить усвоение предшествующего материала в процессе устного решения задач типа: — ► —• ► 7. Найдите вектор х из условия, a) MNх=МК\ б) (4fi + x)+fiC = AD. 8. Упростите выражение: a) (AB-\-CD)-\-BC\ б) (EF4-(P£-|-FQ). После введения правила многоугольника в классе можно ре- шить задачи 755, 761, 762 (а). В конце урока желательно провести самостоятельную работу обучающего характера: Вариант I 1. Начертите четыре попарно неколлинеарных вектора х. у. z, t. Постройте вектор x-f-y-f-z-j-1. 2. Упростите выражение А В -\-МР 4- СМ + ВС + PN. Вариант II 1. Начертите пять попарно неколлинеарных векторов а, Ъ, с, d, е. Постройте вектор a-|-ft + c4-d4-e. 2. Упростите выражение PQ + EF + AE + Q/4 156
Вариант III (для более подготовленных учащихся) _» > > -• ► - ► > 1. Найдите вектор х из условия AB + CD + x+BC = EF + AE. 2. Медианы треугольника АВС пересекаются в точке М. До- кажите, что МА + МВ + МС = 0. Дома: вопрос 11 (с. 204); задачи 760, 762 (б, в), 774. Перед тем как приступить к изучению п. 82 «Вычитание век- торов», целесообразно напомнить учащимся определение разно- сти двух чисел, а затем предложить им самим «придумать» определение разности двух векторив После этого учителю рекомендуется изложить оставшийся материал п. 82, а затем учащиеся выполняют практическое за- дание 756 и решают задачи 762 (г), 763 (а), 764 (а). Кроме того, можно выполнить упражнения: 9. Упростите выражение ЕА 4- PC — QM — РА -f- QN 4- CF. —• — ► — » —• ► 10. Найдите вектор х из условия KM-NR-j-PQ — x — KN — = RQ. Дома: вопросы 12. 13 (с. 204); задачи 757, 762 (д), 763 (г), 764 (б). Четвертый урок рекомендуется посвятить решению задач к § 2. Для решения в классе и дома можно рекомендовать за- дачи 765—773. На уроке желательно провести проверочную самостоятель- ную работу: Вариант I Дан прямоугольный треугольник АВС с гипотенузой ВС. По- стройте вектор р=А&+~АС — ВС и найдите |р|, если АВ = 8 см. Вариант II Дан прямоугольный треугольник АВС с гипотенузой АВ. По- —• ► - ► ► —• стройте вектор m = BA+BC — СА и найдите |т|, если ВС=9 см Вариант III (для более подготовленных учащихся) Дана трапеция ABCD с основаниями AD и ВС. Постройте век- тор a=AB-\-CD — ВС и найдите |а|, если AD= 12 см, ВС=5 см. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, как определяется сумма двух и более векторов; знать законы сложения векторов, определение разности двух векторов; знать, какой вектор называется противоположным данному; уметь строить сумму двух и более данных векторов, пользуясь правилами треугольника, параллелограмма, многоугольника, строить разность двух данных векторов двумя способами, ре- шать задачи типа 759—771. 157
§ 3. Умножение вектора на число. Применение векторов к решению задач (4 ч) Назначение параграфа — ввести еще одно действие умноже ние вектора на число, ознакомить учащихся со свойствами этого действия; на конкретных примерах показать применение векто ров при доказательстве теорем и решении геометрических задач, в частности, с помощью векторов доказать теорему о средней ли нии трапеции. Материал параграфа можно распределить по урокам следу- ющим образом: умножение вектора на число и его свойства — 2 урока; применение векторов при решении задач и доказатель- стве теорем — 2 урока. Содержание п. 83 рекомендуется изложить в виде небольшой лекции. Целесообразно в начале лекции привести пример, подво- дящий к определению произведения вектора на число, например такой: Автомобиль движется прямолинейно со скоростью и (рис. 232, а). Его обгоняет второй автомобиль, движущийся со скоростью, вдвое большей. Навстречу им движется третий авто- мобиль, у которого величина скорости такая же, как у второго автомобиля. Как изобразить с помощью векторов скорости вто- рого и третьего автомобилей и как выразить эти скорости через скорость v первого автомобиля? Ответ дает рисунок 232, б. Естественно считать, что скорость второго автомобиля равна 2 v (произведению скорости v первого автомобиля на число 2), а скорость третьего автомобиля равна — 2 v (произведению скорости v на число —2). После рассказа учителя можно выполнить практические за- дания 776 (б, г, д), 777 и решить задачи 779, 781 (а), 780 (б). Дома: вопросы 14—17 (с. 205); практические задания 775, 776 (а, в, е); задачи 781 (б, в), 780 (а). Усвоение нового материала можно проверить на следующем уроке в процессе решения устных задач по заготовленным чер тежам: 1. На рисунке 233 ABCD — параллелограмм, О — точка пе- ресечения диагоналей. Выразите через векторы а = АВ и b = AD векторы: a) BD, Ад; б) ВМ, DM, где М — точка на стороне ВС, такая, что МВ:МС = 3:2; в) КМ, где К — точка на стороне AD, такая, что AK:KD=\:3; г) MN, где N — точка на диагонали АС, такая, что ON = NC. 2. На рисунке 234 ABCD — тра- пеция, О — точка пересечения 2v - 2v •) 6) Рис. 232 158
диагоналей, BC^AD, AD = 2BC. Выразите через векторы т = ВА и п = ВС векторы: a) BD, АС; б) ~ВО ~аЬ. Кроме того, в классе можно решить задачи 782, 802. В конце урока рекомендуется провести проверочную самосто- ятельную работу: Вариант 1 1. Начертите два неколлинеарных вектора а и b так, что |а|=3 см, 1Ы=2 см. Постройте вектор р = За—^Ь. 2 Четырехугольник KMNP — параллелограмм Выразите че- рез векторы т = КМ и п = КР векторы МА и АВ, где А — точка на стороне PN, такая, что PA:AN = 2:1, В — середина отрез- ка MN Вариант II 1. Начертите два неколлинеарных вектора тип так, что |т|=2 см, |п|=3 см. Постройте вектор а = 2т — ±п. 2. В параллелограмме ABCD точка М — середина стороны CD. N — точка на стороне AD. такая, что AN:ND = 1:2. Вырази- те векторы CN и MN через векторы Ь = ВС и а = ВА. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1 В треугольнике ABC Z.C = 90°, АС=3 см, ВС = 4 см. По- стройте вектор ^=- СА +2СВ — 0,2АВ. 2 В трапеции ABCD AB\]CD, AB = 3CD. Выразите через век- торы m = DA и n = DC векторы AM и MN, где М — середина стороны ВС, a N — точка на стороне АВ, такая, что AN:NB = 2:3. Дома: задачи 783, 804. Перед тем как приступить к рассмотрению примеров реше- ния геометрических задач с помощью векторов, желательно вспомнить основные правила действий с векторами, выполнив упражнения типа: 159
3 . Упростите выражение AD + MP + EK — MD — ЕР. —• ► ► ► —• — » —► 4 . Найдите вектор х из условия АВ — CD + EF — x—AC + DF На этом и последующих уроках рекомендуется записывать то или иное условие как в векторной, так и в обычной (геометриче- ской) форме (перевод с «векторного» языка на «геометрический» и обратно). Желательно, чтобы этот материал заносился в таб- лицу и таким образом накапливался. Приведем пример С — точка на прямой АВ дБ—МС MNIPQ М — точка на отрезке АВ, такая, что АМ:МВ—X ДМ ХмБ ABCD — параллелограмм дБ-DC, лБ^/гДС ABCD — трапеция (ДВ.СО) дБ-лос, *>о, 1, дБ=#=*дс Разобрав с учащимися решение задачи 1 из п. 84, можно ре- шить далее следующие две задачи: Задача 1. Точки М и N — середины сторон АВ и CD четы рехугольника ABCD. Докажите, что MN=^(ВС ±AD) Решение Пусть О — произвольная точка. Согласно задаче 1 из п. 84 ОМ =±(ОА 4-ОВ), ON=±(OC + OD), поэтому = = ON-OM=^OC-OB)+^(OD- OA)=±(BC+AD), что и тре- бовалось доказать. Замечание. Результат задачи 1 можно использовать при доказательстве теоремы о средней линии трапеции на следую щем уроке. Задача 2. Точка С лежит на отрезке АВ, причем АС:СВ = 2:3. Докажите, что для любой точки О справедливо равенство ОС=^ ОА ОВ. Решение. По условию ДС:СВ = 2:3, поэтому ЗАС=2СВ Но АС = ОС — ОА, СВ = ОВ — ОС. Следовательно, 3(ОС — — ОА)=2(ОВ — ОС), откуда получаем ОС=-|- ОА +-| ОВ. Замечание. Задача 2 является частным случаем более об щей задачи 806. Кроме того, в классе рекомендуется решить задачу 784 и разобрать решение задачи 2 из п. 84. Дома: вопрос 18 (с. 205); задачи 785, 786, 805. Более подго- товленным учащимся можно задать на дом следующую задачу, аналогичную задаче 2 из п. 84. 160
Задача 3 Докажите, что пря- мая, проведенная через середины оснований трапеции, проходит через точку пересечения ее диагоналей. Последний урок по теме § 3 можно начать с решения следую- щей задачи: Задача 4. Точки М и N лежат соответственно на сторонах AD и PC четырехугольника ABCD, при- чем AM:MD = BN:NC = 3:4. До- кажите, что середины отрезков АВ, Рис. 235 MN и CD лежат на одной прямой. Решение. Пусть К,— середина АВ, Kj — середина MN, К3 — середина CD (рис. 235). Согласно задаче 2 из п. 84 K}K2=±(AM + BN), KtK3=±(AD + BC). Из условия следует, что ЛМ=уАО. BN=|fiC, поэтому Таким образом, векторы К|К2 и коллинеарны, и, значит, точки К|, Л2 и лежат на одной прямой. Доказательство теоремы о средней линии трапеции рекомен- дуется провести самому учителю. При этом целесообразно ис- пользовать результат задачи I, решенной на предыдущем уроке. Доказательство можно оформить на доске и в тетрадях в виде следующей краткой записи: Дано: ABCD — трапеция, ДОЦВС, М — середина стороны АВ, N — середина стороны CD (рис. 266 учебника). Доказать: MN\\AD, MN=AD*BC . задаче^3 3 Я ТеЛ ЬСТ В°' ** ^огласно рассмотренной в классе ^«=|(ДД + ВС)_ 2. Так как ADHBC лТЛ,.—► з т т0 Mn^AD и, значит, MN\\AD. з. Так как ADtfBC, 11 Mn=^AD + bc). r° +fiC| =AD + ВС, поэтому * Атанасян. 7—9 кл. >61
Замечание. Если задача 1 не была рассмотрена на пре дыдущем уроке, то сначала нужно доказать, что ЛПУ=1(ДО-|-вС). Для усвоения теоремы о средней линии трапеции в классе можно решить задачи 793 и 795. В конце урока желательно провести проверочную самостоя- тельную работу. Вариант I Точка К делит отрезок MN в отношении MK:KN =3:2. Выра- ► — ► —• ► зите вектор AM через векторы а = АК и b = AN, где А — произ- вольная точка. Вариант II Точка А делит отрезок EF в отношении EA:AF = 2:5. Выра -• —• ► зите вектор КЕ через векторы т = КА и n = KF, где К — произ вольная точка Вариант III (для более подготовленных учащихся) Докажите, что если три точки А, В и С лежат на одной пря мой, то для произвольной точки X плоскости выполняется уело вне ХА = аХВ + ^ХС, где а + 0=1. (Можно предложить сформулировать и доказать обратно* утверждение.) Дома: вопросы 19. 20 (с. 205); задачи 787, 794. 796. 808 Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знагь какой вектор называется произведением вектора на число; уметь формулировать свойства умножения вектора на число; знать, ка кой отрезок называется средней линией трапеции, уметь фор- мулировать и доказывать теорему о средней линии трапеции; уметь решать задачи типа 782—787, 793—798. Решение задач (I ч) В начале этого урока желательно провести небольшую само стоятельную работу с целью проверки усвоения теоремы о сред ней линии трапеции: Вариант I Высота, проведенная из вершины тупого угла равнобедрен ной трапеции, делит большее основание трапеции на два отрез ка, меньший из которых равен 2 см. Найдите большее основание трапеции, если ее средняя линия равна 8 см 162
Вариант II С рд Высота, проведенная из верши ны тупого угла равнобедренной тра- \.£ / X. пеции, делит среднюю линию на от- Vyj резки, равные 2 см и 6 см. Найдите вг< ° "У основания трапеции. / Т Вариант III (для более подго- к\. товленных учащихся) Равнобедренная трапеция, боко- д вая сторона которой равна 13 см, рис, 236 описана около окружности, радиус которой равен 6 см Найдите сред- нюю линию и площадь згой трапе- ции. Затем можно решить в классе задачи 799, 806, 809, а также следующую задачу (при наличии времени): Задача 5. Точки К, L, М, N — середины сторон АВ, ВС, CD, DE пятиугольника ABCDE, а точки Р и Q — середины от- резков КМ и LN (рис. 236). Докажите, что PQ^AE и PQ=^ АЕ. Решение. Пусть О — произвольная точка. Согласно зада- че 1 из п. 84 OP=±(OK + OM)=±(OA + OB + OC + OD). Аналогично OQ=-£-(OL + OW)=-i(OB-|-OC-|-OD + O£) Из этих равенств получаем PQ = OQ— ЪР=^(ОЕ — ОЛ)=-^-~АЕ Отсюда следует, что PQ^AE и PQ=^AE. Дома: задачи 797, 803, 810. Контрольная работа №6(1 ч) Вариант I I. Точки Е и F лежат соответственно на сторонах AD и ВС параллелограмма ABCD, причем AE = ED, BF:FC — 4:3. а) Вы- разите вектор EF через векторы т = АВ и n = AD. б) Может ли при каком-нибудь значении х выполняться равенство EF=xCD? 2 Боковые стороны прямоугольной трапеции равны 15 см и 17 см, средняя линия равна 6 см Найдите основания трапеции. Вариант II 1 Точка К лежит на стороне АВ, а точка М — на стороне CD параллелограмма ABCD, причем АК = КВ, CM:MD = 2t5. — —• — ► —• - - ► а) Выразите вектор КМ через векторы р = АВ и q=AD. б) Мо- жет ли при каком-нибудь значении х выполняться равенство КМ = хСВ? 163
2. Один из углов прямоугольной трапеции равен 120°, боль- шая боковая сторона равна 20 см, а средняя линия равна 7 см Найдите основания трапеции. Вариант III (для более подготовленных учащихся) 1. Точки М и N — середины стороны ВС и CD параллело- > — > грамма ABCD Выразите вектор АС через векторы т = АМ и n = AN. 2. Основания трапеции равны 4 см и 10 см. Боковая сторона разделена на три равные части. Через точки деления проведены прямые, параллельные основаниям. Найдите отрезки этих пря- мых, заключенные между боковыми сторонами трапеции. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Какие векторы называются коллинеарными? Дайте опре- деление равных векторов. 2. Начертите ненулевой вектор и отметьте точки М и N по разные стороны от прямой АВ и точку К на прямой АВ. Отложи те от точек М, N и К соответственно векторы: MMt, сонаправ- ленный с АВ; NNh равный АВ; KKlf противоположно направлен ► ный по отношению к АВ. 3. Дано AB = CD. Докажите, что AC = BD. Вариант II I. Объясните, какой вектор называется суммой двух данных векторов. Какие правила сложения двух и нескольких векторов вы знаете? 2. Начертите попарно неколлинеарные векторы a, b, c,d и по стройте вектор р = а + д-|-с4-2. 3. Найдите длину вектора т, если m = MN + PR + КМ + +~np+rk. Вариант III 1. Какой вектор называется разностью двух данных векторов? 2. Начертите два неколлинеарных вектора а и b и постройте вектор а — Ь 3. Найдите вектор х из условия РВ —OD + *4-A1C=® РЛ — —'ВМ-ОА. 164
Вариант IV 1. Какой вектор называется произведением данного вектора на данное число? 2. Начертите два неколлинеарных вектора р и q и отметьте Г1 —• —• точку О Отложите от точки О вектор ОА = 1,5 р — 2 q. 3. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке О, а точка М делит сторону AD в отношении AM :MD = 1:2. Выра- ► —• ► —. ► зите вектор ОМ через векторы а = АВ и b = AD. Комментарии и рекомендации по решению задач главы IX 772. Так как ABCD — параллелограмм, то AB = DC. Но АВ = ХВ — ХЛ, ~DC==XC—~XD, поэтому xb-xa=xc-xd, откуда xa+xc=Tb+'xd. 785. Пусть X — произвольная точка плоскости. Тогда ЛЙУ=~XN - ХМ=| (ХВ + ХО)-| (ХД Д-ХС)= =1(ХО-ХД)+|(ХВ-ХС)=1(ЛО + СВ). 786. Так как точка Л, — середина стороны ВС, то ДЛ=1(ДВ+ДС)=1(а + 5) Далее BBi=ABt —Ah=^a — b. CCl = ACl — АС=± b — а. 789. Следует уточнить условие задачи: предполагается, что хотя бы два из отрезков Д|Д2, В|вг и CjC2 не лежат на одной прямой и не параллельны. По правилу сложения векторов имеем: Д|Д2="Д Д +АА%, В.В^В.В + ВВ2, С|С2=С|С-1-СС2. Сложив эти равенства и учитывая, что дД + СС^=0, В^ + ДД^=б, C^C+JB2=0, получим. 165
Пусть, например, векторы Д,Л2 и В,В2 не коллинеарны. Отло- жим от произвольной точки М вектор AfN = 4,42, а затем от точки .V — вектор NP = BtB2. Тогда рм=~ры+1Тм=—bX-^X=Gc^. Точки М, N и Р не лежат на одной прямой, т.е. MNP — тре угольник Этот треугольник искомый, так как MN = |Л4АА| = А,А2 NP=\NP\=BtB2, PM=\PM\=CtC2 и, кроме того. Л1ЛЛ1А|Лг NP||B,B2, РЛЦ|С,С2. 790. Пусть ABCD — данная трапеция с основаниями AD и ВС и пусть AD>BC. Согласно задаче 785 MN=^(AD + ^B) Векторы AD н СВ коллинеарны, поэтому вектор MN колли неарен этим векторам, и, значит, MN\\AD и MNWBC. Далее, MN=^(AD — ВС). Так как ADffBC, то из этого ра венства следует, что MN=^(AD— ВС) 791. Пусть точки К, L, М, N — середины сторон АВ, ВС, CD DA четырехугольника ABCD и пусть точка Ot — середина отрез ка КМ, точка О2 — середина отрезка LN. Докажем, что точки О и О2 совпадают. Для произвольной точки X имеем ХА=| (ХА 4-АВ), ~XM=^(XC-)-'XD), поэтому ХО,=±(ХК + ХМ)=|(ХА 4-ХВ4-ХС+XD). Аналогично получаем: ~ХО2=1 (ХА 4- ХВ 4-~ХС 4-~XD) ► ----► Таким образом, XOt = XO2, т.е. точки и О2 совпадают. 792. Пусть АВС — данный треугольник, точки М и N — сере дины сторон АВ и АС. Докажем, что MN^BC и MN=^BC Имеем MN = AN-AM=±(AC-AB)=±'BC. Из равенства MNВС следует, что MN\\BC и MNВС 799. Пусть ВК — перпендикуляр, проведенный к основании AD данной трапеции (рис. 237). Тогда KD = AD — AK. Н AD — BC АК=-----—, поэтому 166
AD + BC KD = AD-~^BC________j • • — отрезок KD равен средней линии трапеции. Следовательно, сред- няя линия равна 7 см. 804. 1. СК = СВ-\-ВА +ЛК. Из условия задачи следует, что АК = ВС, поэтому СВ + АК = б, и, значит СК = ВА=а. 2. ВС = ВД+ДО + ОС = ВД+3 BC + DC, откуда BC=±(CD-BA)=l-b-±a. 3. ~KD=^~AD = 2 ~BC = b — a. *5 806. По условию 4н=—, следовательно, пАС = тСВ L.D Л Но АС = ОС — ОА, СВ = ОВ-ОС, поэтому п(ОС— ОА) = т(ОВ— ОС). Отсюда следует ОС=—^-ОДЧ—^-ОВ. л» + л т+л 807. Так как Д„ Bt и С, — середины отрезков ВС, АС и АВ, о согласно задаче I п. 84 имеем: ОЛ1 + ОВ1 + ОС|=|(ОВ + ОС)+|(ОД + ОС)+ +1 (ОА + ОВ)=ОА 4- ОВ + ОС. 809. Пусть ABCD — данная трапеция (рис. 238) с основания- ми ДО и ВС, ZLB=90°, Z.BCD = 120°, AC = CD = a, MN - сред- няя линия. 167
Рис. 239 1. Z.BCD+ Z_D= 180°, следова- тельно, Z.D = 60°. 2. В треугольнике ACD АС = — CD, поэтому jLCAD= jLD = 60°, т. е. треугольник равносторонний AD=AC = CD = a. 3. В треугольнике АВС ЛВАС= =90°—2-CAD = 3O°, следователь но, ВС=|ДС=|. — . мы AD+BC 2 За 4. MN 2 2 4’ 810. Решение. Пусть ABCD — данная трапеция с основа ниями ВС и AD, MN — средняя линия, СК — биссектриса угла BCD, DK — биссектриса угла ADC (рис. 239). Требуется дока- зать, что точка К лежит на прямой MN. Проведем перпендикуляры KHt, КН2 и КН3 к прямым ВС, CD и DA. Согласно первой теореме п. 72 KHt = KH2 = KH3, т.е. точка К равноудалена от параллельных прямых AD и ВС. Отсюда еле дует, что она лежит на прямой т, параллельной прямым ВС и AD и равноудаленной от них (задача 281). Но М£т и N£m (за дача 282), следовательно, прямая т совпадает с прямой MN, и, значит, точка К лежит на прямой MN. Комментарии и рекомендации по решению задач повышенной трудности 813. Пусть ABCD — данный четырехугольник (рис. 240, а) Диагональ АС разделяет его на два треугольника: АВС и ADC 1. Возьмем треугольник АВС и будем приставлять друг к другу равные ему треугольники ВСЕ, CEF, EFG, ... справа, как 2 показано на рисунке 240, б, а затем также слева от точки В. Ясно, что такими равными треугольниками можно покрыть часть плоскости, за ключенную между параллельными прямыми АС и BE (такая часть D а) плоскости называется полосой) Рис. 24° («. в) 168
В) Рис. 240 (в) 2. Далее будем приставлять друг к другу треугольники DCK, CKF, KFL,.... равные треугольнику ACD, как показано на рисун- ке 240, в. Такие треугольники покроют полосу между параллель- ными прямыми АС и DK Точно так же полосу сверху от прямой BE (между параллельными прямыми BE и PQ) заполним тре- угольниками ВРЕ, PEQ, EQG, .... равными треугольнику ACD. 3. Следующие две полосы (снизу от прямой DK и сверху от прямой PQ) заполним треугольниками, равными треугольнику АВС (см. рис. 240, в), и т.д. 4. Наглядно видно, что в результате описанного процесса лю- бая часть плоскости будет покрыта четырехугольниками, равны- ми четырехугольнику ABCD. Замечание. Четырехугольник ABCD может быть и невы- пуклым. Описанная процедура пригодна и в этом случае, нужно только взять ту диагональ четырехугольника, которая разделяет его на два треугольника. 816. Пусть Р — точка пересечения прямых DE и АВ. Через точку D проведем прямую DO, параллельную прямой АС О^АВ (рис 241). 1 В треугольнике АЕР отрезок AD — биссектриса и высота, поэто- му DE = DP. 2. Так как DO\\AE и DP = DE, то DO — средняя линия треугольни- ка АЕР. Таким образом, DO=^a. 3. Треугольник BDO — равнобед- ренный, BN.LDO, следовательно, DN=±DO, т.е. DN=±a. 4. Так как DN\\KM и NM\\DK, г Км = DN ==— Заметим, что ес- 169
ли треугольник АВС равносторонний, то отрезки ЕР и ВС совпадают и, очевидно, КМ=±АС=±а. 4 1 818. Пусть ABCD — данный четырехугольник, О — точка пе ресечения его диагоналей. 1. Докажем, что точка О является серединой хотя бы одной из диагоналей АС или BD. Предположим, что это не так. Пусть, например, DO<BO, АО<СО. Отметим точки Д и С„ симмет ричные точкам В и С относительно точки О (рис. 242). Так как ДДОС=ДД|ОС,, то их периметры равны: Рвос~Рврсу- По условию Рвос = Рлоо< следовательно, Рв,ос, = Раоо- От сюда приходим к равенству DA = DBy-\- ВуСу-\-СуА, которое, оче- видно, не выполняется. Значит, наше предположение неверно и точка О является серединой хотя бы одной диагонали. 2. Пусть, например, АО = СО. Так как Раов = Рво<> т.е А В + АО А- ВО = ВС + СО + ВО, то АВ = ВС. Отсюда следует, что треугольник АВС равнобедренный и поэтому медиана ВО яв ляется высотой: ВО Л-АС. 3. Докажем теперь, что BO = DO. Допустим, что BO^DO Пусть, например, BO<.DO Тогда, сравнивая гипотенузы прямо угольных треугольников АОВ и AOD, приходим к выводу, что AB<AD. Следовательно, Paob<Paod< что противоречит условию задачи Поэтому ВО—DO. 4. Итак, диагонали четырехугольника ABCD в точке О пере сечения делятся пополам, значит, этот четырехугольник — па- раллелограмм, а так как АВ = ВС, то ABCD — ромб 825. На луче AM отложим отрезок АК, равный АВ, и рас- смотрим треугольник АВК (рис. 243). 1. Треугольник АВК равносторонний, так как АК = АВ и ДД=60°. 2. Так как ВК = АВ, то ВК = ВС и, значит, треугольник ВСК равнобедренный. Поскольку Z КДС = 90° — 60° = 30°, то Z. КС В = |8°,~301 = 75°. Поэтому Z-KCD — 15°. 170
J. По условию Z-MCD = 15°, поэтому лучи СМ и СК совпада- ют, и, следовательно, совпадают точки М и К. 4. Итак, ЛМВС = ЛКВС = ЗО°. QQ1 D Ж ДЛ1 СК МР . ПЛ Л \ 831. Введем обозначение; -птг=-рп х (Рис 2441 Л5С АО »Л 1. Сравнивая площади треугольников АМР и СМР, полу- чаем: $лмр AM с 1 о о----=aJF=x’ откУДа SLMP=--S1. ЛСМР Л1С х 2. Аналогично, сравнивая площади треугольников ВКР и СКР, находим: Sckp=x-S2. от $1 MP MP 3. Так как -=—=~ом=х> то ЬгКР ™ следовательно, SCMP=-'S| = , Sc/(/>= x-S2=^S1S|, 3 3 $скм — Sckp+S, mp=Vs,S’ 4- ^S2S2. 4. Воспользуемся теоремой об отношении площадей тре- угольников, имеющих по равному углу: sabc _СВСА sckm СК СМ Н( СВ СА _ СК + КВ СМ + МА _/. Г СКСМ~ СК " СМ ^вс = (* +7)^ +х)5скм- 171
Подставляя в правую часть равенства выражения для х и StKA(, после некоторых преобразований приходим к равенству ^лвс= (A/sT+Vsj3- 832. Сначала доказать, что ГС||ДС и PDWBR (рис. 245). За тем доказать, что площадь каждого из треугольников ABN BCM, CDL и DAK равна площади параллелограмма KLMN 833. Пусть АВ — боковая сторона, точка М — середина дру гой боковой стороны CD, Л — высота, S — площадь трапеции ABCD, МН — перпендикуляр, проведенный к прямой АВ (рис 246). Докажем, что S = AB-MH. Обозначим буквой Р точку пе ресечения прямых ВМ и AD. 1. Так как дВСЛ1= &PDM, то BC = DP и SeCM = $«»» Сле довательно, S = SABP=SABM + SAmp- 2- SAMf,=±AP-±h = ±AP h = ±(AD + BC)h=±S. Таким образом, 5 = 5лвА,+|3. откуда S = 2SabM. 3- ^авм==^АВ-МН, следовательно, S = AB'MH 835. Пусть ABCD — данная трапеция с основаниями АВ > CD, DM^CN (рис. 247). Обозначим площади пятиугольника и треугольников, как показано на рисунке: S = SUNFKF, SX=SA S2=SBFC, S3 = SrDK, x—SFDA, y = SFCK. Треугольники ACD, BCD и параллелограмм MNCD имеют общее основание CD, а их высо- ты равны высоте данной трапеции, поэтому $ACD = $BCD = SfilHCDf откуда S/hncd=SACD 4- SBCD. Запишем это равенство в виде 5 + х+53+у=($1 + *+$з)+(52 + 4' + 5з). Отсюда следует: S = S| 4-524"5з, что и требовалось доказать. 172
Рис. 248 839. 1. Докажем сначала, что SAMB = SADk + SBCK. Для этого проведем высоты ММ,. DDt и СС, соответствующих треугольни- ков (рис. 248). Тогда DO,||ММ,||CCt, и так как DM = MC, то MM^iiCCt + DD,). Далее, Samb=^AB-MM„ 5ЛОК=|(|ДВ)ОО1, Отсюда получаем: $амв=Sadk + $вск- 2- 5ЛЛ(в = 54-х4-у, $лО1г = $| + *, SBCK = S<i + y (обозначения площадей представлены на рисунке 248). Подставляя эти выра- жения в равенство SAMB = SADK + SBCK, приходим к равенству S = S|-f-S2, что и требовалось доказать. 843. 1. Точки М и К лежат по одну сторону от прямой CD, так как в противном случае SBDM^SBrA 2. Докажем сначала, что SCdk = Scdm (рис. 249). В самом де- ле, $СОК = $ВСК— ^ВСО» ^CDM = ^BDM $ВСО* ССЛИ ТОЧКИ М, К И ТОЧ- ка В лежат по разные стороны от прямой CD. как показано на рисунке 249, и SCDK = SBCD—SBCK. SCDM = SBDM — SBCD, если точки М, К и В лежат по одну сторону от прямой CD. В любом случае из этих равенств следует, что $сок = $сом- 3. Треугольники CDK и CDM имеют общее основание CD, по- этому их высоты равны, и, следовательно. CD^MK. 173
A 4. Так как треугольник ACD равнобедренный, то Z.ADC = ^ , Но xfr |\ зЛ ^ЛОС—ZB/CM. поэтому ЛВКМ = У\ -I О Вс Е 849. Пусть АА,, BBt, СС, — вы- Рис. 251 соты данного остроугольного тре- угольника АВС (рис. 250). Так как треугольник АВС остроугольный, то точки At, В, и С, лежат на сторонах ВС, СА и АВ. 1. ДЛВЛ,со ACBCt по двум углам ( Z. Л, = Z.C, =90°. ,D , .. АВ А,В АВ ВС ~ Z.B — общин), следовательно, , откуда -j~s =Ъ7_ От DL 0С| гЦо DC, сюда следует, что Д Л ,ВС, со ДЛВС (по второму признаку). Ана- логично доказывается, что ДЛВ,С,со ДАВС и ДA,B,Coo ДАВС. 2. Z. 1 =90°—Z.AC,B,, Z.2 = 90°—Z.A,C,B. Но из доказан- ного выше подобия треугольников следует, что Z_AC\BX = = /_АХСХВ= Z.ACB, поэтому Z. I = Z.2, т. е. С,С — биссектриса уг- ла С, треугольника Л,В,С|. Аналогично доказывается, что AtA и В,В — биссектрисы двух других углов. 852. Пусть D и Е - точки пересечения прямых AM и АК с прямой ВС (рис. 251). 1. В треугольнике ABD отрезок ВМ — высота и биссектриса, следовательно, BA = BD и AM = MD (задача 133). 2. Аналогично в треугольнике АСЕ СА = СЕ и АК = КЕ 3. Отрезок МК — средняя линия треугольника ADE, поэтому AfA=|DE=|(DB + BC + CE)=l(AB + BC + CA) 866. Пусть ЛЛ,. ВВ„ СС, — медианы треугольника ЛВС и пусть ВС = а. 1. Проведем отрезки АР и AQ. параллельные медианам ВВ и СС| (рис. 252). Тогда ВВ, — средняя линия треугольника АСР, поэтому АР = 2 BBt. Аналогично AQ = 2 СС,. Кроме того, PB = BC = CQ = a, PAt = A,Q=^a. 2. Проведем средние линии А,М и Л,А треугольника APQ Тогда Л1М=1ЛР = ВВ„ AM=±AQ = CCt.
Таким образом, стороны треугольника AAtM равны соответ- ственно медианам треугольника АВС, т.е. треугольник ААХМ ра- I вен треугольнику EGF. указанному в условии задачи 3 Пусть высота треугольника АВС, проведенная из вершины I А, равна h. Тогда высота треугольника Д,Л19, проведенная из вер- шины М, равна й. Поэтому с • ь с 13.3.0 13 1.3 $АВС— $AAtQ—2"2ah—^AiMQ — ~2’'2a”2"— Следовательно, 3 о ___ с ___с с ________3 . $еро 8_________ 3 ZEFO—г>АЛ'М - ^aa,q—Ъа,м<1—ь atl' =1— = 4 • Л1Я- — ah 871. Пусть даны угол hk и отрезок PQ (рис. 253, а). Требует- Р ся построить треугольник АВС, в котором 2.А = Z.hk. АВ = АС, I BC + AH = PQ, где АН — высота треугольника АВС. Анализ. Пусть АВС - искомый треугольник (рис. 253, б). I Проведем какой-нибудь отрезок ВхСи параллельный отрезку ВС. Р ° 175
Получим треугольник АВ|С|, подобный треугольнику АВС. Ясно, что равнобедренный треугольник >4В1С1 с заданным углом А по строить нетрудно Из подобия треугольников следует: АН, _АН В,С,_ВС АВ, ~ АВ ’ АВ, АВ Складывая эти равенства, получаем: АН, + В,С, _ АН + ВС AH, + B,c, _PQ АВ, ~ АВ ’ ИЛИ АВ, ~ АВ ’ Если треугольник АВ,С| построен, то отрезки с длинами (АН, + В,С,) и АВ, нам известны. Отрезок PQ задан условием за дачи. Таким образом, из последнего равенства можно опреде . _ AB,-PQ ~ лить сторону АВ искомого треугольника: Ад = ... . Это со Л л । + отношение указывает способ построения треугольника АВС Построение. Строим какой-нибудь равнобедренный тре угольник Дв,С|, в котором Z.A = Z.hk, АВ, = АС, (рис. 253, в) Проводим высоту АН, этого треугольника и на луче АН, откла дываем отрезки АН2 = АН, + В,С, и AH3=PQ Через точку Н3 проводим прямую, параллельную В,Н2. Она пе ресекает луч АВ, в точке В. На луче АС, откладываем от резок АС = АВ. Треугольник АВС искомый. Доказательство. По построению Z.A —Z-ЛЛ, АВ = АС Докажем, что BC-\-AH = PQ. По построению Н,Н2=АН2 — — АН, = В,С,. Треугольники В,Н,Н2 и ВНН3 подобны, поэтом) 7Я'С'_|»С Н,Н2 НН3 ' или В,С, НН2 • Отсюда следует, что НН3=ВС и, значит, А Н + ВС = А Н 4- НН3=А Н3 = PQ. Исследование. Из построения видно, что задача всегда имеет решение. Нетрудно доказать, что решение единственное 872. Пусть даны отрезки P,Q,, P2Q2, Р&з- Для краткости за писи обозначим их длины буквами Ь, с, а соответственно. Требуется построить треугольник АВС, у которого АВ = Ь, АС = с, AD=a, где AD — биссектриса треугольника. Анализ. Пусть АВС — искомым треугольник (рис. 254). Проведем BE|| АС. Получим равнобедренный тре угольник АВЕ (АВ = ВЕ — Ь). Выразим DE через а, Ь, с. Из подобия треуголь л г»/- rnn BE BE ников ADC и EDB имеем откуда DE=^-. По данным отрезкам с длинами а, Ь, с можно построить от 176
резок DE. После этого можно построить треугольник АВЕ, а за тем искомый треугольник АВС аЬ Построение. Строим отрезок, длина которого равна . Далее строим треугольник АВЕ по трем сторонам: АВ = ВЕ = Ь, АЕ = аА--^- Наконец, через точку А проводим луч AM так, что Z.MAE= Z.EAB, и на этом луче откладываем отрезок АС=с. Тре угольник АВС искомый. Доказательство. По построению АВ = Ь, АС = с, луч АЕ— биссектриса угла САВ Пусть D — точка пересечения АЕ и ВС. Из подобия треугольников ADC и EDB получаем AD = DE~=—-с^а. dl с т.е. биссектриса AD треугольника АВС равна а. Итак, треуголь ник АВС искомый Исследование. Ясно, что треугольник АВС можно по строить в том и только в том случае, когда можно построить тре угольник АВЕ, а для этого его стороны должны удовлетворять соотношению АЕ<.АВ + BE Но АВ-\-ВЕ = 2 АВ, поэтому дол- । ab п. _ 2 be жно выполняться неравенство a-f-—<2b, или а<. Если данные отрезки с длинами а, Ь, с удовлетворяют этому условию, то задача имеет решение. В противном случае решения нет. Нетрудно доказать, что если решение есть, то оно единствен ное. В самом деле, допустим, что имеются два треугольника АВС и /4|В|С|. удовлетворяющие условиям задачи. Для каждого из них выполним такое же построение, как на рисунке 254. Тогда получим ДЛВЕ=ДД|В|Е| (по трем сторонам), поэтому Z.DAB= Z-D^AfBi, следовательно, в треугольниках АВС и Д^С, углы А и Д, равны. Значит, равны и сами треугольники (по двум сторонам и углу между ними). Это и доказывает единственность решения. 875. Задачу нужно понимать так: даны отрезки PtQi, P2Q2, MtNt, M2N2 и угол hk. Требуется построить трапецию ABCD с осно- ваниями ВС и AD так, чтобы АВ = PtQi, AD = P2Q2, BC<AD, /_A=/Lhk, BC:CD = MtNt:M2N2. Построение. Сначала построим треугольник ABD по двум сторонам и углу между ними: AB = P,Q}, AD = P2Q2, Z.A = ^-hk (рис. 255). Затем через точку В прове- дем прямую р, параллельную AD, и на в С г этой прямой по ту же сторону от пря- * —г—— мой АВ, что и точка D, отложим отре- / \\ \ зок BCi = MiN х. Далее построим / \ окружность радиуса M2N2 с центром в / D<\\ точке С,. Пусть О, — общая точка этой / окружности и луча BD. Проведем че- А4”' О рез точку D прямую DC, параллель- рис 255 177
б) в) Рис. 256 ную D|C| (С€р). Если при этом окажется, что BC<AD, то трапеция ABCD — искомая Доказательство. По построению ЛВ=Р,С1, ad=p2q2, z.a = z./ja, BC<AD, т. е. трапеция ABCD удовлетворяет всем условиям задачи. Исследование. Окружность радиуса M2Na с центром в точке С| либо не имеет об- щих точек с лучом BD, либо имеет одну, ли бо две общие точки. В первом случае зада- ча не имеет решений, во втором случае за- дача может иметь решение, но может и не иметь его, в третьем случае решение может не существовать, может существовать един- ственное решение и, наконец, могут сущест- вовать два решения Все эти случаи можно предложить рассмот- реть более сильным учащимся. 876. Пусть даны два отрезка (обозначим их длины буквами т и л) и дан квадрат (обозначим его сторону буквой а). Требу- ется построить ромб ABCD, у которого AC’.BD = т'.п, SABCD=a* Анализ. Положим АС = х, BD = y. Тогда по условию 1 2 — ху = а. х т — ^=—— У п Отсюда находим х и у: Мы получили формулы, которые позволяют построить отрез- ки, равные диагоналям искомого ромба, а затем построить и сам ромб. ___ Построение. Сначала построим отрезок длиной р=у]тп (рис. 256, а). Отрезок длиной q = yj2a — это диагональ данного _ чт яп квадрата. Далее построим отрезки длинами х=-у- и У=~ (рис. 256,6). После этого построим взаимно перпендикулярные прямые, пересекающиеся в точке О (рис. 256, в), и на лучах этих 178
прямых отложим отрезки ОА=^, ОС=^ (на одной прямой) и ОВ=-^, OD=^ (на другой прямой). Очевидно, A BCD — иско- мый ромб, причем при любых данных т, п, а задача имеет един- ственное решение. 877. По условию данные окружности (обозначим их центры О и О|, а радиусы г, и г2) имеют единственную общую точку М. Отсюда следует, что точка М лежит на прямой OtO. В самом деле, если предположить, что точки М, Ох и О не лежат на од- ной прямой (рис. 257, а), то точка М„ симметричная точке М от- носительно прямой 0,0, также является общей точкой данных окружностей (так как OM = OMl = rl, О,М = О1М1 = г2). Но это противоречит условию задачи. Итак, Поэтому прямая СС|, проходящая через точку М и перпендикулярная к прямой О О, является общей касательной данных окружностей. На рисунке 257, б, в изображены два возможных случая в за- висимости от положения точки М относительно отрезка 00,. Из теоремы о вписанном угле и результата задачи 664 следует, что Z-1 = Z.2 и Z.1 = Z.3. Поэтому Z.2=Z3, и, значит. ЛЛ,||ВВ|. 881. Проведем диаметр ВМ данной окружности (рис. 258). Так как BM^AD, то Z.1 = Z.2 и поэтому прямоугольные тре- угольники АВМ и DAB подобны. Из их подобия следует: откуда отношение АВ _ ВМ AD~ АВ ’ Рис. 257 АВ3 РМ ~AD=BM' т е. для всех хорд АВ ттг имеет одно и то же значение, рав- AL) ное диаметру данной окружности. 893. На диагонали АС данного вписанного четырехугольника ABCD возьмем точку К так, чтобы £.АВК= = Z.CBD (рис. 259). 179
Рис. 260 Рис. 258 Рис. 259 АК АВ 1. дЛВКсо&DBC по двум углам, поэтому . отку AB-CD да АК BD 2. АВСКсо д BDA (по двум углам: Z_CBK= Z-DBA, Z.C = , ™ КС вс vc BC AD = ^D), поэтому откуда КС=~^-. 3. Сложив выражения для АК и КС, получим ДС-=ДК + + откуда AC-BD=AB-CD + BC.AD, что и требовалось доказать. 895. Докажем, что середина М отрезка ОН является центром окружности Эйлера, проходящей через девять указанных точек (рис. 260; на рисунке отмечены только четыре из девяти точек Д|, Д2, Д„ В). 1. Отрезок А3М — средняя линия треугольника АНО, по этому л2м=1ол = где R — радиус окружности, описанной около треугольни ка АВС. 2. Стороны треугольников АНВ и А3ОВ3 соответственно па- раллельны, поэтому эти треугольники подобны, причем коэффи циент подобия равен Отсюда следует, что Лзвз ОА3=^АН = А2Н. Так как, кроме того, ОД3||Д2//, то четырехугольник ОА3НА3 — параллелограмм, а М — точка пересечения его диагоналей. Сле довательно. ЛМ,=ЛМ2=у. 3. Точка М равноудалена от параллельных прямых AAt и ОА3, и так как Д,Д3±ЛЛ1 и Д|Д3±ОД3, то Л1Д, = Л1Д3=у. 180
4. Итак, мы доказали, что точки Д„ Д2 и Дя лежат на окружности с центром М радиуса у. Точно так же доказывается, что точки Bt, В2, В3, а также точки С(, С2, С, лежат на этой окружности. 896. Пусть АВС — данный треугольник, а Н, К и М — основания перпендикуляров, проведенных из произвольной точки D опи- санной окружности к прямым АВ, АС и ВС (рис. 261). Допустим, что луч DK лежит внутри угла HDM. Так как Z.HDM = = Z.ADC (каждый из этих углов равен Рис. 261 180°—Z.B), то либо эти углы совпадают, либо один из лучей DM или DH лежит внутри угла ADC, а другой вне его. В первом случае точка И совпадает с точкой А, а точка М — с точкой С и утверждение задачи очевидно. Во втором случае точки Н и М ле жат по разные стороны от прямой АС, поэтому для решения за дачи достаточно доказать, что Z-AKH= Z.MKC'. это будет озна- чать. что точки Н, К и М лежат на одной прямой. 1. В четырехугольнике AHDK Н + К = , поэтому около него можно описать окружность, и, следовательно, вписан ные в эту окружность углы АК.Н и ADH опираются на одну и ту же дугу АН и потому Z.AKH= Z.ADH. 2. Так как Z-HDM= Z.ADC, то Z.ADH = Z.MDC. 3. Так как углы DMC и DKC прямые, то точки М и К лежат на окружности с диаметром CD. Поэтому Z-MDC= Z.MKC (вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу МС) Таким образом, из полученных равенств следует, что Z.AKH= Z.MK.C. 907. Пусть точки А, В и С лежат на одной прямой. Тогда векторы АВ и АС коллинеарны. Если ДВЦДС, то АВ = ^АС, АС а если ДВЦДС, то ДВ=-^.ДС. АС В любом случае АВ = П'АС, где п равно либо либо — Отсюда для любой точки О получаем: ОЯ-ОД=л(ОС-ОД), т.е. (п - 1) ОА + 1 • ОВ + (- п) ОС=0. 181
Таким образом, в качестве Л, / и т можно взять числа k = n—1, /= 1, /п=—п, и тогда будут выполнены равенства Q=k-^-l+m, k-OA -j-l-OB + m-OC=Q. Обратно, пусть существуют числа k, I, т, одновременно не равные нулю и такие, что k + l + m = 0 и k-OA + 1-ОВ-Ь-тХ — ХОС = 0 при любом выборе точки О. Тогда это равенство выпол- няется и в том случае, когда точка О совпадает с точкой Д, т. е. lAB-t-mAC=Q Числа I и т одновременно не равны нулю, так как в противном случае из равенства k 4- l-t-m = 0, следует, что и k = 0 Пусть, например, 1^=0. Тогда АВ =—^-АС, т. е. векто > — ры АВ и АС коллинеарны, и, значит, точки А, В и С лежат на одной прямой. 908. Пусть точки К, L, М, N — середины сторон АВ, ВС, CD, DA четырехугольника ABCD, а точки Е и F — середины его диа- гоналей АС и BD. Обозначим буквой G точку пересечения отрез- ков КМ и LN. Согласно задаче 791 точка G — общая середина этих отрезков. Возьмем произвольную точку О плоскости На основании за- дачи 1 п. 84 имеем: OG (ОК + ОМ )=1 (ОД + (ОС 4- OD)) = =|(ОД4-Ой4-ОС4-OD); О£=1(ОД4-ОС); OF=|(OB4-OD). Отсюда следует: 2 OG = OE + OF, те 2 OG — ОЕ — OF = 0, и, следовательно, согласно задаче 907 точки G, Е и F лежат на одной при мой. 910. Пусть Д|, fi и С] — середины сторон ВС, СА и АВ треугольника АВС (рис. 262). Согласно теореме о пересе- чении медиан треугольника имеем: GA = -2-GAl, GB=-2-GB}. (1) По правилу треугольника сложе- ния векторов получаем: GH = GA+AH, GO = GAl + AlO, (2) 182
GH = GB + BH, GO='GBl + BlO. (3) — > - > Так как векторы AtO и АН коллинеарны, то существует такое число п, что А,О = п-АН (см. решение задачи 907). Аналогично — — ► ► В}О — т-ВН. где т — некоторое число. Из равенств (1) и (2) имеем: 0/7 + 2 GO = GA + 2 GX + A/7 + 2 +О=( 1 +2л)~АН. Таким же образом, используя равенства (1) и (3). получаем: ~GH + 2 GO = (1 + 2т) • ВН. Следовательно, (1 +2л) АН=(\ +2л») ВН. Так как векторы АН и ВН не коллинеарны, то 1 +2л= 1 +2т = 0, и поэтому G// + 2 g6 = 0. т. е. GH=—2GO. Отсюда следует, что точка G лежит на отрезке НО. причем Повторение. Решение задач (6 ч) На уроках итогового повторения можно использовать вопро- сы, содержащиеся в конце каждой главы учебника, а также кар- точки для устного опроса учащихся по каждой главе, приведен- ные в данном методическом пособии. На этих уроках обобщают- ся и систематизируются знания по курсу геометрии. Полезно сконцентрировать внимание учащихся на этих узловых вопросах: Четырехугольники. Площадь многоугольника 2 ч Подобные треугольники 2 ч Окружность 2 ч Основное внимание при повторении тем «Четырехугольни- ки» и «Площадь многоугольника» нужно уделить задачам на вы- числение площадей параллелограмма, треугольника, трапеции и задачам на применение теоремы Пифагора. При повторении те- мы «Подобные треугольники» особое внимание следует уделить применению признаков подобия треугольников при решении за- дач. При повторении темы «Окружность» желательно порешать задачи, связанные с вписанной в треугольник и описанной около треугольника окружностями, в частности, рассмотреть вопрос о положении центров вписанной и описанной окружностей для различных видов треугольников (равнобедренный, прямоуголь- ный, тупоугольный) При этом могут быть использованы следую- щие задачи: 425, 426, 428, 431, 434, 438, 469, 472, 476, 481, 482, 489, 490, 496, 499, 519, 522, 537, 545, 556, 559, 563, 570, 576, 610, 618, 657, 662, 678, 681, 691, 693, 697, 703, 705, 725, 733, 735. 183
IX КЛАСС Курс IX класса является завер тающим звеном в изучении планиметрии. В течение двух предыдущих лет учащиеся накапливали геометрические знания и умения, изучали свойства отрезков, углов, треугольников, че- тырехугольников, окружностей, для них стали привычными по- нятия определения, теоремы, доказательства Все это, а также совершенствование навыков самостоятельной работы позволяют интенсифицировать учебный процесс, вводить в него элементы лекционно-семинарских занятий, увеличивать долю самостоя- тельной работы учащихся. Такое изменение структуры учебного процесса призвано помочь учащимся сформировать навыки са мообразования: чтения и конспектирования общей и специаль- ной литературы, слушания и конспектирования лекций. Уроки вводного повторения (2 ч) Цель занятий — напомнить учащимся сведения, необходимые при изучении геометрии в IX классе. Следует повторить понятия вектора, суммы и разности векторов, произведения вектора на число, их свойства. Полезно также повторить некоторые свойст- ва треугольников и четырехугольников: теорему Пифагора, свой ство средней линии треугольника, формулы вычисления площа- ди треугольника, понятия медианы, биссектрисы и высоты тре- угольника, понятия параллелограмма и трапеции, свойства и признаки параллелограмма, ромба, прямоугольника. Повторение можно организовать в ходе решения следующих задач: 1. В треугольниках АВС и Д|В)С| дано: АВ=АКВХ, ДС = Д|С,. точки D и D, лежат соответственно на сторонах ВС и BtCt, AD — AfDf. Докажите, что данные треугольники равны, если AD и Д|О|1 а) высоты; б) медианы. 2. Докажите, что центр окружности, вписанной в равнобед- ренный треугольник, лежит на высоте, проведенной к основанию 3. Докажите, что центр окружности, описанной около равно- бедренного треугольника, лежит на медиане, проведенной к его основанию, или на ее продолжении. 4. Докажите, что треугольник является равнобедренным, ес- ли две его медианы равны. 5. Докажите, что если в треугольнике две высоты равны, то центр вписанной в него окружности лежит на одной из медиан этого треугольника, а центр описанной окружности — на той же медиане или ее продолжении. 6. Докажите, что середины сторон произвольного четырех- угольника являются вершинами параллелограмма. 184
7. Докажите, что отрезки, соединяющие середины противопо- ложных сторон равнобедренной трапеции, взаимно перпендику- лярны. 8. Найдите длины отрезков, соединяющих середины сторон трапеции с равными диагоналями, если ее основания равны 7 см и 9 см, а высота равна 8 см. 9. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точ- ► " ► " ► > ► ке М. Упростите выражение: a) AB-\-MD, б) АВ-\-СВ\ в) МА— -CD, г) AB-^DB, д) 1вС-|-1вД; е) ЛО+|ЛС-ВС + 4 CD. 10. Точка М— середина отрезка АВ, а О— произвольная точка плоскости. Докажите, что ОМ=-^(04 4-0#)- 11 Точки М и Р — середины диагоналей АС и BD трапеции ABCD с основаниями AD и ВС. Докажите, что M/’.=-^(>4D4- 4- СВ). 12 . Даны попарно неколлинеарные векторы а, Ь и с. По- стройте векторы: a) d = a — b + 2c\ б) е = 2а+^ Ь—с. 13 Вычислите площадь треугольника АВС, если ЛВ = 8,5 м, АС=5 м, высота АН = 4 м и точка Н лежит на отрезке ВС. 14 Вершины четырехугольника ABCD являются серединами сторон четырехугольника, диагонали которого равны 6 дм и пе- ресекаются под углом 60°. Вычислите площадь четырехугольни- ка ABCD. Из предложенного набора задач в классе можно решить за- дачи 1, 2, 4, 6, 8, 9, 11, 13. Остальные задачи на дом. При решении задачи 1 (б) полезно обратить внимание уча- щихся на прием «удвоення медианы» — откладывание на про- должении медианы AD за точку D отрезка, равного медиане. ГЛАВА X Метод координат (12 ч) Метод координат служит осно- вой аналитической геометрии, в которой геометрические фигу- ры изучаются с помощью методов алгебры. Некоторое представление о методе координат учащиеся име- ют по курсу алгебры, где было введено понятие прямоугольной системы координат и рассматривались задачи на построение ли- ний (графиков функций) по заданному уравнению. 185
В данной главе отражены следующие вопросы: координаты вектора, действия над векторами с заданными координатами, вычисление длины вектора по его координатам, вычисление дли ны отрезка и координат его середины по координатам концов от- резка, уравнения окружности и прямой, применение метода ко- ординат при решении геометрических задач. Назначение главы — расширить и углубить представления учащихся о методе координат, развить умение применять алгеб- раический аппарат при решении геометрических задач. Учащие- ся должны усвоить, что практическое применение метода коор- динат состоит в том, что вводится подходящим образом прямо угольная система координат, условие задачи записывается в ко- ординатах и далее решение задачи проводится с помощью алгеб- раических вычислений. В учебнике приведены примеры решения геометрических задач методом координат — задачи 952, 953, 981, 984. § 1. Координаты вектора (3 ч) Назначение параграфа — ввести понятие координат вектора и рассмотреть правила действий над векторами с заданными ко ординатами. Понятия вектора, суммы, разности векторов и произведения вектора на число были введены в предыдущей главе — в конце VIII класса. В частности, учащимся известно, что при умноже нии данного вектора на число получается вектор, коллинеарный данному. Однако вопрос о возможности представления одного из двух данных коллинеарных векторов в виде произведения друго- го вектора на число еще не ставился. Ответ на этот вопрос дает лемма, доказанная в начале параграфа Она используется далее при доказательстве теоремы о разложении вектора по двум дан ным неколлинеарным векторам. Изучение параграфа можно начать с устного решения задач по рисунку, на котором изображены параллелограмм ABCD с диагоналями АС и BD, пересекающимися в точке О, а также от резки МР и NQ, соединяющие соответственно середины сторон АВ и СР, ВС и AD. Требуется выразить: а) вектор АС через вектор АО; б) вектор NC через вектор ВС; в) вектор NB через вектор AD; г) вектор МР через вектор РО. После этого естественно поставить вопрос о возможности для любой пары коллинеарных векторов подобрать такое число, что один из векторов будет равен произведению второго вектора на это число, т.е. перейти к рассмотрению леммы. Для понимания учащимися формулировки леммы полезно обсудить, во первых, почему важно условие а=#=б, и, во-вторых, будет ли вер но утверждение, если рассматривать произвольные (в том числе и неколлинеарные) ненулевые векторы. 186
После доказательства леммы можно с помощью простых за- дач, связанных с тем же рисунком параллелограмма ABCD, под- вести учащихся к мысли о возможности выражения вектора че- рез два данных неколлинеарных вектора. Задача. Точки М и Q — середины сторон АВ и AD парал- лелограмма ABCD. Выразите: а) вектор АС через векторы АВ и AD\ б) вектор АС через векторы AM и AQ-, в) вектор BD через ----------— "fr * —"► — ► векторы ВМ и СВ\ г) вектор ВС через векторы BD и ВМ. Затем нужно рассмотреть теорему о разложении вектора по двум данным неколлинеарным векторам, в ходе ее доказательст- ва полезно обратить внимание на роль леммы в доказательстве. При введении координат вектора и правил, позволяющих по данным координатам векторов находить координаты их суммы, разности и произведения вектора на число, рекомендуется ис- пользовать настенную таблицу (рис 263). В дальнейшем она мо- жет служить справочной таблицей. Доказательства указанных правил учащиеся могут рассмот- реть самостоятельно. Для лучшего усвоения изученного материа- ла в классе целесообразно решить следующие задачи: 911 (а, б), 912 (б, в), 915, 916 (а, б), 918 (рис. 276, а. б из учебника), 919 (для векторов Ь, с, d), 920 (а, в), 922 (а), 924 (для вектора 2 а), 926 (а). Многие задачи можно решить устно при фронтальной работе. Для обучающей самостоятельной работы можно использо- вать задачи 918 (рис 276,в из учебника), 917 (для векто- ров а, Ь, с), 921 (а, г), 925 (для векторов а, Ь, с). 926 (в). При на- личии времени учащимся можно предложить выполнить задания 914 (а), 927. 187
В самостоятельную работу контролирующего характера мож- но включить следующие задачи: Вариант I. 912 (а, г), 920 (г), 926 (б), 990 (а) (для векторов q и г), 988 (а, б). Вариант 11. 912 (в, д), 920 (д), 926 (г), 990 (а) (для векторов р и s), 988 (в, г). Дома: пп. 86, 87; вопросы 1—8 (с. 236); задачи 911 (в, г), 916 (в, г), 919 (для векторов а, е, [), 920 (б), 921 (б, в), 922 (в, г), 923 (б — г), 925 (для векторов d, е, J). Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать формулировки и доказательства леммы о коллинеарных векто- рах и теоремы о разложении вектора по двум неколлинеарным векторам, правила действий над векторами с заданными коорди- натами; уметь решать задачи типа 917. 918. 926. § 2. Простейшие задачи в координатах (3 ч) Назначение параграфа — рассмотреть простейшие задачи в координатах и показать, как они используются при решении бо лее сложных задач методом координат. Объяснение нового материала полезно предварить следую- щим диктантом по теме § 1. Вариант I 1. Запишите разложение по координатным векторам i и / вектора а {2; — 1} 2. Выпишите координаты вектора с, если его разложение по координатным векторам имеет вид с= — <4-2 /. 3. Найдите координаты вектора Ь, равного разности векторов /пи/, если т{— 5; 0), /{0; —4}. 4 Найдите координаты вектора 3 d, если </{4; —2}. 5. Дано: а {3; —2}, 6 {2. —3). Найдите координаты вектора т = а— 4 Ь. 6. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точ- ке О. Выразите вектор СО через векторы СВ и CD. 7. Диагонали ромба равны 6 см и 8 см. Найдите его сторону. 8 Начертите прямоугольную систему координат Оху и коор- динатные векторы i и /. Постройте вектор а{ — 3; 1} с началом в точке О. 188
Вариант II 1 Запишите разложение по координатным векторам i и / вектора Ь {— 3; 0). 2. Выпишите координаты вектора а, если его разложение по координатным векторам имеет вид а = 2 i — 3 /. 3. Найдите координаты вектора с, равного сумме векторов т и t, если т {—5; 0}, t {0; —4). 4. Найдите координаты вектора — 2р, если р{—2, 5}. 5. Дано: а{3; —2), Ь{2\ —3). Найдите координаты вектора 1=Ы-а. 6. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке О Выразите вектор ВО через векторы ВА и ВС 7. Сторона ромба равна 13 дм, а одна из его диагоналей — 24 дм. Найдите вторую диагональ. 8. Начертите прямоугольную систему координат Оху и коор- динатные векторы i и /. Постройте вектор Ь {4; —1} с началом в точке О. При изложении нового материала полезно использовать на- стенную таблицу (рис. 264). Затем можно решить задачи 929, 932, 934 (а, б), 937, 938 (б, в), 940. Рис. 264 189
Обучение применению метода координат полезно разделить на два этапа. На первом — решать задачи, в которых требуется найти те или иные элементы фигуры, если даны координаты не которых ее точек Например, можно решить задачи 942, 944. 947 (а), 950 (а). На втором этапе следует рассмотреть обычные геометрические задачи, условия которых задаются без коорди нат. Целесообразно разобрать с учащимися решения задач 952 и 953 по учебнику. Полезно подчеркнуть, что систему координат нужно вы бирать так, чтобы координаты точек фигуры, которые использу ются при решении задач, находились по заданным ее элементам наиболее простым образом. Сопоставить различные способы вы бора системы координат можно на примере задачи 954. Затем полезно рассмотреть задачу 956, а при наличии времени — зада- чи 1007 и 1008. Поскольку развитие умения применять метод координат для решения геометрических задач является весьма трудной зада- чей, то на данном этапе эта цель не может ставиться в отноше нии всех учащихся. Но решать несложные задачи, в которых многоугольники заданы координатами их вершин, должны уметь все ученики. Контролирующая самостоятельная работа Вариант I 1. Задача 948 (а) из учебника 2. Задача 950 (а) из учебника 3. Основания прямоугольной трапеции равны 6 см и 8 см, а высота равна 5 см. Найдите длину отрезка, соединяющего сере- дины оснований Вариант II 1. Задача 949 (а) из учебника. 2. Задача 950 (б) из учебника. 3. Основания равнобедренной трапеции равны 8 м и 12 м, а высота равна 7 м. Найдите длины отрезков, соединяющих концы одной боковой стороны с серединой другой боковой стороны Дома: пп. 88, 89; вопросы 9—14 (с. 236); задачи 931, 935, 936 938 (а, г). 941, 957. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать и уметь выводить формулы координат вектора через координаты его конца и начала, координат середины отрезка, длины вектора и расстояния между двумя точками; уметь решать задачи типа 945, 951 190
§ 3. Уравнения окружности и прямой (3 ч) Назначение параграфа — вывести уравнения окружности и прямой и показать, как можно использовать эти уравнения при решении геометрических задач Первый урок целесообразно начать с диктанта, затрагиваю- щего как тему предыдущего параграфа, так и новую тему. Вариант I 1. Найдите координаты середины отрезка АВ, если А (-2; 3), В (6; —3) 2. Найдите длину отрезка ЕН, если Е (—3; 8), Н (2; —4). 3. Найдите длину вектора с, равного a + ft, если а {6; 0}, Ь{0; -8}. 4. Какая фигура состоит из множества всех точек плоскости, каждая из которых равноудалена от двух данных точек? 5. Принадлежит ли точка А (—6; 2) графику функции у = — 0,5х? 6. Функция задана уравнением у = 2х—3. Какая линия слу- жит графиком этой функции? 7. На окружности радиуса 7 см даны точки А и В, расстоя- ние между которыми равно 13 см. Лежит ли центр окружности на прямой АВ? 8. Вершины треугольника АВС имеют следующие координа- ты: Л (8; —3). В (5; 1). С (12: 0). Докажите, что Z.B=Z.C. Вариант II 1. Найдите координаты середины отрезка CD, если С(3; —4), О(-3; 6). 2. Найдите длину отрезка КВ, если К(—6; —3), В (2; 3). 3. Найдите длину вектора d, равного е+7, если е{—12; 0), 7{0; 5k 4. Прямая / является серединным перпендикуляром к осно- ванию АВ треугольника АВС и проходит через вершину С. Опре- делите вид треугольника АВС. 5. Принадлежит ли точка В (2; —8) графику функции У= — 4х? 6. Функция задана уравнением у = 5 — х. Какая линия слу- жит графиком этой функции? 7. Какой фигурой является множество точек, равноудален- ных от данной точки? 8. Вершины четырехугольника ABCD имеют следующие ко- ординаты: А (—3; —1), В(1; 2), С(5; —1), £)(1; —4). Докажите, что этот четырехугольник— ромб Объяснение нового материала можно начать с разбора ше- стого задания диктанта, обратив внимание учащихся на то, что 191
им уже известны графики некоторых функций. В частности, грз фиком линейной функции y = kx-{-b является прямая линия, а уравнение y = kx-}-b называется уравнением этой прямой. Уча щиеся должны знать также уравнения параболы и гиперболы Понятие уравнения произвольной линии дается в ознакоми- тельном плане. При этом важно добиться понимания учащимися следующего: чтобы установить, что данное уравнение является уравнением данной линии, нужно доказать, что: 1) координаты любой точки линии удовлетворяют данному уравнению и 2) коор динаты любой точки, не лежащей на данной линии, не удовлет воряют этому уравнению При рассмотрении уравнения окружности полезно показать, что не любое уравнение второй степени с двумя переменными за- дает окружность. Например, уравнение 4хг-^-у3 = 4 задает в пря- моугольной системе координат не окружность, а эллипс (с этой фигурой учащиеся знакомились в курсе черчения), уравнение х2 + у2=0 задает единственную точку — начало координат, а уравнению х2+^2=—4 не удовлетворяют координаты ни одной точки, поэтому это уравнение не задает никакой фигуры. В отношении прямой дело обстоит иначе: уравнением любой прямой в прямоугольной системе координат является уравнение первой степени с двумя переменными (уравнение прямых, па- раллельных осям координат, также можно считать уравнением с двумя переменными, например, уравнение х=х0 можно запи- сать в виде х+О^ = х0) и, обратно, любое уравнение первой сте- пени с двумя переменными задает прямую. В ходе объяснения нужно использовать настенную таблицу (рис. 265). Уравнение окружности и прямой /(х, у)_0 — уравнение линии L AGL:l(x,, у,)—О BlL.Kx* Уз)* О (х—ef+ PQ: ах+Ьу^с—О +(у—bf’—'H1 р^2, 1) (а-24-b- • Q(-3; -niet-Sy+H-O+f-0 (t- —5c 2cx—5cy+c—0 PQ: 2x-5j,j-!--0 Pm< 265 192
Далее можно разобрать с учащимися или предложить им са- мим решить следующие задачи: 959 (а, д), 961, 963. 966 (а), 972. 976, 977, 978 (а, б), 981, 984. Для обучающей самостоятельной работы можно использо- вать задачи 969, 1003 (а), 983. Наиболее подготовленным уча- щимся можно предложить задачи 987 и 1004. В контролирующей самостоятельной работе можно использо- вать следующие задания: Вариант I. 959 (г), 968, 973, 982 (б). Вариант II 959 (в), 967, 974 (б), 982 (а). Дома: пп. 90—92; вопросы 15—21 (с. 236—237); задачи 959 (б), 962, 970, 974 (а), 979, 980, 986. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать и уметь выводить уравнения окружности и прямой; уметь строить окружности и прямые, заданные уравнениями, решать задачи типа 966, 972. Решение задач (2 ч) Назначение этих уроков — закрепление знаний и умений уча- щихся по материалу главы. Первый урок можно начать со следующего диктанта: Вариант I I. Лежит ли точка А (2, —1) на окружности, заданной урав- нением (х—2)2+(у-3)2=25? 2. Напишите уравнение окружности, если ее центр — точка (4; 5), а радиус равен 3. 3. Напишите уравнение прямой, проходящей через точку М(3; —2) и параллельной оси ординат. 4. Напишите уравнение окружности с центром в начале коор- динат, если она проходит через точку С(—2; 3). 5. Напишите уравнение прямой, проходящей через две точки М(— 2; —1) и N (3; 1). 6. Найдите длину вектора а{—12; 5}. 7. Найдите координаты середины отрезка PQ, если Р(5; —3); <?(3; -7). г 8. Найдите координаты вектора АВ, если А (2; —5), В(—3; 4). Вариант II I. Лежит ли точка А (2; —1) на прямой, заданной уравнени- ем 2х — Зу — 7 = 0? 2. Напишите уравнение окружности, если ее центр — точка (4; 5), а радиус равен 2. 3. Напишите уравнение прямой, проходящей через точку N(—2; 3) и параллельной оси абсцисс. 7 Атанасян. 7—9 кд. 193
4. Напишите уравнение прямой, проходящей через начало координат и точку 0(3, —2). 5. Напишите уравнение окружности с центром в точке Р(—2; —1), если она проходит через точку Q(l; 3). 6. Найдите расстояние между точками А (— 1; 3) и В (2; —1) 7. Найдите координаты вектора с, равного сумме векторов а и Ь, если а{—12; 5), Ь {7; —3). 8. Найдите координаты вектора СО, если С(—1; 6), 0(3; —2) Поскольку цель уроков — закрепление знаний и умений, то основной формой работы можно избрать работу учащихся в па- рах. На этих уроках полезно не только решать задачи, но и про- вести опрос учащихся по теоретическому материалу. Для этого удобно использовать карточки, включив в каждую по одному во просу из каждого параграфа главы X. Для решения в классе можно использовать следующие зада- чи: 913, 943, 951, 991, 996, 997, 999, 1000, 1001, 1005. Задачи 995, 1004, 1009 полезно разобрать в ходе фронтальной работы. Самостоятельная работа контролирующего характера может включать следующие задания: Вариант I. 968. 989 (а, г), 993. 1010 (б). Вариант II. 971, 989 (б, в), 992, 1010 (а). Учащимся, успешно справившимся с предложенными задани ями, можно рекомендовать решить задачу 1002 (а). Дома: вопросы I—21 (с. 236— 237); задачи 990, 995, 914, 945, 998, 958. Контрольная работа № 1 (1 ч) Вариант I —• —. —• I — 1. Найдите координаты и длину вектора а, если а=—Ь+-^с, Ь{3, —2), с {-6; 2}. 2. Даны координаты вершин треугольника АВС: Л(—6; 1), В(2; 4), С(2; —2). Докажите, что треугольник АВС равнобед- ренный, и найдите высоту треугольника, проведенную из верши ны А. 3. Окружность задана уравнением (х—1)2-|-^2=9. Напиши- те уравнение прямой, проходящей через ее центр и параллель- ной оси ординат. Вариант II 1. Найдите координаты и длину вектора Ь, если Ь=^с — d, о с{ —3; 6), rf{2; —2}. 2. Даны координаты вершин четырехугольника ABCD: А (- -6; 1), В (0; 5), С (6; —4), D (0; —8). Докажите, что ABCD — 194
прямоугольник, и найдите координаты точки пересечения его диагоналей 3. Окружность задана уравнением (х-|-1)2+(у—2)3= 16 На пишите уравнение прямой, проходящей через ее центр и парал лельной оси абсцисс. Вариант III — — 1 - — 1. Найдите координаты и длину вектора с, если с=-^ m-j-n, m{6; —2), л{1; —2). 2. Даны координаты вершин треугольника МРТ". М(—4; 3), Р(2; 7), 7(8; —2). Докажите, что данный треугольник прямо- угольный, и найдите радиус описанной около него окружности. 3. Окружность задана уравнением (х —2)3+(у + 1)г = 25. На- пишите уравнение прямой, проходящей через ее центр и парал- лельной оси ординат. Вариант IV 1. Найдите координаты и длину вектора d, если d = p—^-q, о р{2; 3L ?{9; -9). 2. Даны координаты трех вершин параллелограмма KLMN'. К(— 4; 2), 7(0; 5), М (12; 0). Найдите координаты четвертой вершины и периметр данного параллелограмма. 3. Окружность задана уравнением х3 + (^—1)3=4. Напиши- те уравнение прямой, проходящей через ее центр и параллель- ной оси абсцисс. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сформулируйте теорему о разложении вектора по двум данным неколлинеарным векторам. 2. Выведите формулы координат середины отрезка по коор- динатам его концов. 3. Напишите уравнение окружности с центром в точке В (4; 0), если она проходит через точку А (7; 4). Вариант II I. Сформулируйте правило нахождения координат разности двух векторов. 2. Выведите формулу для вычисления длины вектора по его координатам 3. Напишите уравнение прямой, проходящей через две точки А ( -3; —3) и В (3; 5). 195
Вариант III I. Сформулируйте правило нахождения координат произвс дения вектора на число по заданным координатам вектора 2. Выведите уравнение окружности данного радиуса с цент ром в данной точке, заданной координатами. 3. Найдите координаты середины отрезка АВ, если даны ко- ординаты его концов: Л(—3: 4), В(3; —6). Вариант IV 1. Сформулируйте утверждение о разложении произвольного вектора по координатным векторам. 2. Выведите уравнение прямой / в прямоугольной системе ко- ординат, если / является серединным перпендикуляром к отрез- ку с концами А (х,; у}) и В(х2; у2). 3. Найдите расстояние между точками М (2; —1) и N (5; —3). Комментарии и рекомендации по решению задач главы X 914 (а). Доказательство проведем методом от противного, т. е. предположим, что векторы а-^-b и а—b коллинеарны. Тогда по лемме о коллинеарных векторах существует число k, такое, что a-\-b = k(a — b) (заметим, что а — Ь=/=б). Отсюда следует, что (1-|-Л)Ь=(Л—1)а. Хотя бы одно из чисел Л+ I, k—1 не — ь___I — равно нулю; пусть, например, k1^=0 Тогда д = гу а, и, зна- ж *7" I чит, векторы а и b коллинеарны, что противоречит условию задачи 927, Пусть а{х,; у,} и Ь{х2; i/2} —данные векторы. Если а = 0, то утверждение задачи очевидно, поэтому предположим, что а=#=0. Если векторы а и Ь коллинеарны, то по лемме о коллинеарных векторах существует число k, такое, что b = ka. По свойству 3° п. 87 х2 = Лх(, y2 = kyt, т. е. координаты векторов а и b пропорцио- нальны. Докажем обратное утверждение: если координаты одного вектора пропорциональны координатам другого, то векторы кол- линеарны. Пусть координаты векторов а и Ь пропорциональны, т. е. существует число k, такое, что х2=Лхь y2=kyt- Умножив первое равенство на i, а второе на / и сложив, получаем: x2i +у2] = kxtl + kytj, или b = ka. Отсюда следует, что векторы а и b коллинеарны. 196
945. Для решения задачи достаточно определить координаты точек О, А и С Тогда по формуле расстояния между двумя точ- ками найдем длины отрезков АС и ОС. По условию задачи имеем. О {0; 0), А {а; 0}. Пусть С {х; </}. Так как ДСЦОЛ и BC:OA=d:a. то ВС=^ОА. Векторы ВС и О А имеют координаты {х— Ь, у —с} и {а, 0), поэтому . d d „ x—b=—a, у-с=—-0. а 3 Ь Отсюда получаем x=b-}-d, у=с. По формуле расстояния между двумя точками имеем: ДС=У(Ы-</-а)2+с2, OC = V(b + rff+c2- 956. Пусть ABCD — данная трапеция с основанием AD = 2a и высотой h. Введем прямоугольную систему координат Оху с началом О в середине отрезка AD так, чтобы точка D лежала на положительной полуоси Ох, а прямая ВС пересекала положи- тельную полуось Оу. В этой системе координат вершины трапе- ции будут иметь координаты Д( — а; 0), D(a; 0), B(xt\ h), С(х2; Л), где х2 —xt = BC. Поэтому ЛВ2==(х1 + а)2-|-Л2, CD2 = (a-x2)2+ft2, (1) ДС2=(х2-|-а)24-Л2, ВО2=(х1-а)24-й2. (2) а) Докажем, что если трапеция ABCD равнобедренная, т. е. AB = CD, то ее диагонали равны: AC = BD Из равенств (1) получаем: (х1-|-а)2 = (а — х2)2, или (х1 + х2)(х| —х24-2а)=0. Так как AD^BC, то Xi — х24-2а=И=0, поэтому х(-|-х2 = 0, или х,= —Хг- Из равенств (2) теперь следу- ет: AC2 = BD2, т. е. AC = BD. б) Докажем обратное утверждение: если диагонали АС и BD трапеции ABCD равны, то трапеция равнобедренная: AB = CD. Из равенств (2) аналогично предыдущему получаем х{= —х?, а тогда из равенств (1) следует: АВ2 = С£г, т. е. AB = CD. 987. Для решения задачи удобно ввести систему координат так, чтобы диагонали ромба лежали на осях координат. Тогда вершины ромба будут иметь координаты Д(—а; 0). В(0; Ь). С (а; 0), 0(0; —b), где 2а и 2ft— длины диагоналей. Пусть М(х\ у)—произвольная точка. Условие АМ2-}- + DM2 = BM2-\-CM2, записанное в координатах, дает уравнение искомого множества точек. Записав это равенство в координа- тах, после несложных преобразований получаем уравнение вида ах-1~Ьу = 0. Этим уравнением задается прямая, проходящая че- рез начало координат 0(0; 0), т. е. через точку пересечения диа- гоналей ромба, и перпендикулярная к стороне АВ. В самом де- 197
•'е, полученное уравнение совпадает с уравнением середин ного перпендикуляра I к отрезку М,Л12, где (а; Ь), М2(— а; — 6): 2(2а)x+2(2ft)у = 0, или ах+Ьу = 0 (см. § 3, формулу (3)). Вектор — 2а, —2Ь] коллинеарен вектор) АВ {а, Ь}, следовательно, прямая I перпендикулярна к пря мой АВ. 1000. В случаях в) — д) необходимо преобразовать данное уравнение, записав его в виде уравнения (1) из § 3. в) Уравнение можно записать так: (х+4)2+(у — 2)2= — 20. Этому уравнению не удовлетворяют координаты ни одной точки, поэтому данное уравнение не является уравнением окружности г) Уравнение можно записать так: (*-1)2-|-(!/ + 2)2 = 25. Это уравнение является уравнением окружности с центром в точке (1; —2) и радиусом, равным 5 1002. а) Координаты точек А, В и С должны удовлетворять уравнению окружности (х—af+(y — trf^r3. Подставив в это уравнение координаты данных точек, получим систему трех уравнений относительно неизвестных а, b н г: -4 — Ь/ = Р, (|) (4-e)2-|-(5-b)2=r2. (2) (3-а)24-(-2-Ь)2 = г2. (3) Решение этой системы может вызвать затруднения у учащихся, в таком случае нужно подсказать им способ решения: вычесть и з уравнения (1) сначала уравнение (2), а затем уравнение (3). По лучится система двух линейных уравнений с неизвестными а и Ь, которую учащиеся могут решить самостоятельно (а=— . Подставив эти значения в любое из уравнений, например в уравнение (1), находим значение г2 и записываем искомое уравнение: / । 7\2 - f 5V 125 (х+г) +(0-2) ’ 1004. Достаточно доказать, что данные прямые не имеют ни одной общей точки. Для этого запишем уравнения данных пря 2 мых так: # = 2х-|- — и у = 2х — 3. Ясно, что эта система несовме стна, т. е. нет чисел х, у, удовлетворяющих этим двум уравне ниям. Геометрически это означает, что данные прямые не имеюз ни одной общей точки и, следовательно, они параллельны. 1007. Пусть ОАВС — данная трапеция с основаниями ОА=а и ВС = Ь (пусть а>Ь) и высотой h. Введем прямоугольную сис тему координат Оху так, чтобы точка А лежала на положитель- 198
ной полуоси Ох, а прямая ВС пересекала положительную полу ось Оу. В этой системе координат вершины трапеции будут иметь координаты 0(0; 0), А (а; 0), B(c + b; й), С (с; й), где с — некоторое число. Далее нетрудно найти координаты середин М и N диагоналей трапеции и вычислить расстояние между ними: MN = a~b . Таким образом, MN=±(OA-BC). 1010. а) Введем систему координат так, чтобы точки А и В имели координаты А (0; 0), В (а-, 0), где а = АВ. Пусть М(х; у) — произвольная точка Условие 2АМ2— ВМг=2АВ2., за- писанное в координатах, дает уравнение искомого множества Оно приводится к виду (*+fl)2+y2=(2a)2 .Этим уравнением задается окружность радиуса 2а с центром в точке (—а; 0), т. е. в точке, симметричной точке В относительно точки А. О первом варианте тематического планирования учебного материала глав IX и X В соответствии с первым вариантом тематического планиро- вания учебного материала в IX классе геометрия изучается в те- чение всего учебного года по 2 часа в неделю, всего 68 часов. На изучение темы «Векторы. Метод координат» рекомендуется отве- сти 20 часов. Предлагается следующее распределение часов по эюи теме: Гл. IX, § I. Понятие вектора 2 ч Гл. IX, § 2. Сложение и вычитание векторов 3 ч Гл. IX, § 3. Умножение вектора на число. Применение векторов к решению задач 4 ч Гл. X. § 1. Координаты вектора 2 ч Решение задач по теме «Векторы» I ч Контрольная работа № 1 1 ч Гл. X, § 2. Простейшие задачи в координатах 2 ч Гл. X. § 3. Уравнения окружности и прямой 3 ч Решение задач по теме «Метод координат» 2 ч При проведении уроков по этой теме целесообразно использо- вать рекомендации по проведению соответствующих уроков в VIII и IX классах, которые даны выше. В связи с небольшим со- кращением числа часов, отводимых на изучение отдельных па- раграфов, учителю следует по своему усмотрению отобрать задачи из числа рекомендованных для решения в классе и дома. По данной теме нужно провести одну контрольную работу. 199
Контрольная работа № 1 (1 ч) Вариант I I. Точки Е и F лежат соответственно на сторонах AD и ВС параллелограмма ABCD, AE = ED, BF:FC=4:3. Выразите вектор EF через векторы т = АВ и n = AD. 2. Найдите координаты вектора а, если а=—64*-^ С 5{3; —2), с {-6; 2}. 3. Боковые стороны прямоугольной трапеции равны 15 см и 17 см, средняя линия равна 6 см. Найдите основания трапеции Вариант II 1. Точки К и М лежат соответственно на сторонах АВ и CD параллелограмма ABCD, АК = КВ, CM:MD = 2:5. Выразите —• » —• вектор КМ через векторы р = АВ и q = AD. 2 Найдите координаты вектора Ь, если Ь=-?с~d, с{ — 3; 6} О d{2; -2}. 3. Один из углов прямоугольной трапеции равен 120°, боль шая боковая сторона равна 20 см, средняя линия равна 7 см. Найдите основания трапеции Вариант III 1. Точки Р и О лежат соответственно на сторонах AD и ВС параллелограмма ABCD, ВР = РС, AO:OD = 3:2. Выразите > —• ► —♦ » вектор ОР через векторы а = АВ и b = AD. 2. Найдите координаты вектора с, если с=± m-i-n, т{6; —2}, л{1; -2). 3. Основание и средняя линия прямоугольной трапеции рав- ны соответственно 15 см и 12 см, а меньшая боковая сторона равна 8 см Найдите вторую боковую сторону трапеции. Вариант IV 1. Точки Н и Т лежат соответственно на сторонах АВ и CD параллелограмма ABCD, CT=TD, АН:НВ = 5’.3. Выразите “► —• ► —• ► вектор НТ через векторы с = АВ и d = AD. 2. Найдите координаты вектора d, если d = p—4 q, р{2\ 3}, «5 q {9; -9}. 3. Средняя линия прямоугольной трапеции равна 9 см, а большая боковая сторона равна 24 см. Один из углов, прилежа- щих к боковой стороне, в два раза больше другого. Найдите основания трапеции. 200
ГЛАВА XI Соотношения между сторонами и углами треугольника. Скалярное произведение векторов (17 ч) В этой главе введены понятия синуса, косинуса и тангенса для углов от 0° до 180°, доказаны теоремы синусов н косинусов, введено скалярное произведение векторов и рассмотрены его свойства. Основное назначение гла- вы — развить тригонометрический аппарат как средство реше- ния геометрических задач, а также показать, как применяется скалярное произведение векторов при решении задач § 1. Синус, косинус и тангенс угла (3 ч) Назначение данного параграфа — ввести понятия синуса, ко- синуса и тангенса для углов от 0° до 180° и вывести формулы для вычисления координат точки, которые будут использоваться в следующем параграфе при доказательстве теоремы о площади треугольника и теоремы косинусов. На первом уроке полезно проверить, насколько усвоены уча- щимися понятия синуса, косинуса и тангенса для острого угла прямоугольного треугольника, введенные в VIII классе (глава VII, § 4). Это можно сделать с помощью математического дик- танта: Вариант I 1. Стороны прямоугольного треугольника равны 3 см, 4 см • 5 см. Найдите синус меньшего острого угла этого тре- у ольника. 2. Стороны прямоугольного треугольника равны 26 м, 24 м и 10 м. Найдите тангенс большего острого угла этого тре- угольника 3. Катет прямоугольного треугольника равен 6 дм, а противо- лежащий угол равен 30°. Найдите гипотенузу этого треуголь- ника. 4. Вычисляя синус острого угла прямоугольного треугольни На ученик получил число 1,05. Верны ли его вычисления? е и 12 5. Найдите косинус острого угла, если его синус равен . 201
6. Найдите тангенс острого угла, если его синус равен 7. Синус острого угла прямоугольного треугольника равен . Чему равен косинус второго острого угла этого треугольника? Вариант II 1 Стороны прямоугольного треугольника равны 5 м, 12 м и 13 м. Найдите тангенс большего острого угла этого тре- угольника. 2. Стороны прямоугольного треугольника равны 10 дм, 8 дм и 6 дм. Найдите косинус меньшего острого угла этого треуголь- ника. 3. Катет прямоугольного треугольника равен 8 см, а противо лежащий угол равен 45°. Найдите гипотенузу этого треуголь ника. 4. Вычисляя косинус острого угла прямоугольного треуголь- ника, ученик получил число равное 1,05. Верны ли его вычисле- ния’ си- 24 5. Найдите синус острого угла, если его косинус равен 24 6. Найдите тангенс острого угла, если его косинус равен 7. Косинус острого угла прямоугольного треугольника равен 12 — . Чему равен синус второго острого угла этого треуголь о» ника? Затем можно приступить к изучению параграфа. Если маге риал уже знаком учащимся по урокам алгебры, то текст пп. 93 и 94 они могут изучить самостоятельно. В этом случае на доске за писывается задание: 1) Прочитайте пп. 93, 94 и ответьте на вопросы 1—5 (с. 253) 2) Составьте конспект прочитанного материала. 3) Решите задачи 1012 (для точек А, В, Mh М2), 1013 (б), 1014 (а). Если же в курсе алгебры этот материал еще не изучался, то его можно изложить в ходе беседы, опираясь на то, что учащим ся уже известны понятия синуса, косинуса и тангенса острого угла прямоугольного треугольника и на основе теоремы Пифаго- ра было доказано основное тригонометрическое тождество. Для лучшего усвоения нового материала полезно рассмотреть ука занные выше задачи. На втором уроке целесообразно обсудить с учащимися зада чу 1011, а затем решить следующую задачу* Используя единичную полуокружность, постройте угол: а) ко синус которого равен -т-, — —, 0, —1; б) синус которого равен -т-, . о J о 202
Для ее решения полезно заготовить на доске несколько полу- окружностей. Далее можно предложить учащимся доказать, что синусы смежных углов равны, а косинусы смежных углов выражаются взаимно противоположными числами. После этого рекомендуется объяснить учащимся содержание п. 95. Закончить урок можно решением задач 1016. 1018 (в). 1019 (в.) Следующий урок полезно начать с фронтального повторения теоретического материала по настенной таблице (рис. 266) За- тем рассмотреть задачи 1015 (б), 1017 (в) и 1018 (г), а в оставше- еся время можно провести самостоятельную работу контролиру- ющего характера: Вариант 1. 1015(a), 1017(6), 1018(a), 1019(a). Вариант II. 1015 (г), 1017(a), 1018 (д), 1019 (г). Дома: пп. 93—95; вопросы 1 — 6 (с. 253); задачи 1012 (для точек М2 и М3), 1013 (б, в), 1014 (а. б), 1015 (в), 1017 (а, б), 1018 (б), 1019 (б). cos а Тригонометрические функции 0*<a<180‘ _ sin а tga ------- cos a «¥=90* sin2 о 4-cos- а» 1 cos(90*—a)—sin a (0*<a<90*) cos (180* — a)— — cos a (0*<a<!80*) sin (90* —о) «cos а sin (180* — ai—sina ОМ (cos a; sin а) OA « OA • OM x~OA cos a, y = CMsina OA (CM cos a; OA sin a) Рис. 266 203
Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать, как вводятся синус, косинус и тангенс для углов от 0° до 180°; уметь доказывать основное тригонометрическое тождество; знать формулы для вычисления координат точки (формулы (7) на с. 240 учебника); уметь решать задачи типа 1013—1019. § 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника (6 ч) Назначение параграфа — доказать теорему о площади гре угольника, теоремы синусов, косинусов и познакомить учащихся с методами решения треугольников и измерительными работами, основанными на использовании этих теорем. Изучение параграфа можно спланировать следующим обра- зом на первых двух уроках рассмотреть все три теоремы (пп. 96—98); третий и четвертый уроки посвятить решению тре угольников (п. 99); пятый урок - решению задач, связанных < измерениями на местности (п. 100); шестой урок — решению за дач по всему параграфу, итоговой самостоятельной работе. Проверка опорных знаний учащихся может быть осуществле на с помощью математического диктанта: Вариант I 1. Найдите площадь треугольника, если его основание равно 7 см, а высота равна 4 см. 2. Найдите синус угла, если его косинус равен j. 3. Найдите синус угла, если синус смежного с ним угла ра- вен 0,3. 4. Начертите треугольник АВС с тупым углом С. Проведите высоту треугольника из вершины В. 5. Луч ОС образует с положительной полуосью абсцисс угол 60°. Найдите координаты точки С, если ОС = 6 дм. 6. Найдите расстояние между точками А (5; —5) и В (—7; 0) 7. Определите, каким — остроугольным, прямоугольным или тупоугольным — является треугольник, два угла которого равны 43° и 48°. 8. Точка С единичной полуокружности имеет координаты (v/g \ —1 Найдите угол, который образует луч ОС с положи тельной полуосью Ох. Вариант II 1. Найдите площадь треугольника, если его основание равно 10 дм, а высота равна 5 дм. 204
2 Найдите косинус угла, если его синус равен . 3. Найдите синус угла, если синус смежного с ним угла ра- вен 0,7 4 Начертите треугольник CDE с тупым углом Е. Проведите высоту треугольника из вершины С. 5. Луч ОВ образует с положительной полуосью абсцисс угол 30°. Найдите координаты точки В, если ОВ = 8 дм. 6. Найдите расстояние между двумя точками С(— 7; 15) и 0(8: 0). 7. Определите, каким — остроугольным, прямоугольным или тупоугольным — является треугольник, два угла которого равны 35° и 56°. 8. Точка А единичной полуокружности имеет координаты (л/з" I \ —у-; -j ). Найдите угол, который образует луч ОА с положи- тельной полуосью Ох. Изучение теорем параграфа можно организовать в форме бе- седы. Доказательства теоремы о площади треугольника и теоре- мы косинусов нетрадиционны — они основаны на формулах для вычисления координат точки, которые были выведены в п. 95 учебника. Целесообразно провести рассуждения, используя один и тот же чертеж (рис. 292 из учебника). После доказатель- ства теоремы полезно обсудить с учащимися, какие три элемен- та треугольника нужно знать, чтобы вычислить четвертый эле- мент (сторону или угол), используя: а) теорему синусов; б) теоре- му косинусов Далее можно рассмотреть задачи 1020 (а), 1022, а также сле- дующие две задачи: 1. Найдите сторону АВ треугольника АВС. если ВС=3 см. АС = 5 см, Z.C = 60°. 2. Найдите угол А треугольника АВС, если АВ = АС=1 м, ВС = "\/3 м. При рассмотрении задач на решение треугольников полезно обратить внимание учащихся на то, что при вычислении углов треугольника предпочтительнее использовать теорему косинусов, а не теорему синусов. Например, зная три стороны треугольника, для вычисления первого угла применяем теорему косинусов, а для вычисления второго угла можно использовать как ту, так и другую теорему. Но поскольку синус угла равен синусу смежно- го с ним угла, то нахождение синуса угла еще не позволяет опре- делить сам угол — он может быть острым или тупым. Если же вычислить косинус угла, то по его знаку и величине угол опреде- ляется однозначно. Учащимся полезно оформить в тетради таблицу-памятку (рис. 267). Такую же настенную таблицу желательно иметь в классе. 205
Полезно совместно с учащимися разобрать и зафиксировать в тетрадях решения задач 1021, 1024 (а), 1026, 1033. Для проведения обучающей самостоятельной работы можно использовать задачи 1023, 1027, 1028. Практические измерительные работы на местности учащиеся уже выполняли в предыдущих классах Желательно напомнить им, что в VIII классе высота предмета и расстояние до недоступ ной точки определялись на основе подобия треугольников В IX классе эти же задачи решаются с применением тригономе! рических функций. Можно предложить учащимся самостоятель- но прочитать материал п 100, а затем обсудить прочитанное и решить задачи 1036—1038. На следующем уроке в классе можно прорешать задачи 1030, 1031, 1035. В самостоятельной работе контролирующего характера мож но предложить следующие задачи: Вариант 1. 1060 (a), 1058 (6), 1061 (а). Вариант II 1060 (6), 1058 (a), 1061 (в). Наиболее подготовленным учащимся можно дополнительно предложить задачи 1025 (в), 1034 Дома: пп. 96--100; вопросы 7—12 (с. 253); задачи 1020 (б, в), 1025 (г, ж, и), 1024 (б), 1032, 1057, 1062, 1061 (б), 1064. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать и уметь доказывать теорему о площади треугольника, теоремы си- нусов и косинусов; уметь решать задачи типа 1025 (а, е, з) 206
§ 3. Скалярное произведение векторов (4 ч) Назначение параграфа — познакомить учащихся со скаляр- ным произведением векторов, его свойствами и показать, как применяется скалярное произведение векторов при решении гео- метрических задач Изучение параграфа можно построить следующим образом: сначала рассмотреть понятия угла между векторами и скаляр- ного произведения векторов (2 ч), затем скалярное произведение в координатах и его свойства, применение к решению задач (2 ч). Готовность к восприятию нового материала можно проверить с помощью диктанта: Вариант I 1. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке О Какие векторы коллинеарны вектору ДО? 2. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке О. Какие векторы сонаправлены с вектором ОВ? 3. Диагонали параллелограмма ABCD пересекаются в точке — ► О. Какие векторы равны вектору ОС? 4. При каком условии |а+^1= |а| + |ЬР 5. Известно, что |ОД|=3, |ОВ|=4. Найдите |ОО|, если AOBD — прямоугольник. 6. В £±CDE DE = 5, СЕ = 4, Z.C= 45°. Найдите сторону DE. 7. В &.KLM KL = LM = 5, КМ =6. Найдите косинус угла L. 8 В &OPQ Z.0 =60°, Z.P=75°, ОР=8. Найдите сторону PQ. Вариант II 1. Диагонали ромба KLMP пересекаются в точке Т. Какие векторы коллинеарны вектору МТ? 2. Диагонали ромба KLMP пересекаются в точке Т. Какие векторы сонаправлены с вектором КМ? 3. Диагонали ромба KLMP пересекаются в точке Т. Какие векторы равны вектору TL? 4. При каком условии |с —irf| = |с| — |d|? 5. Известно, что точки С и D лежат соответственно на осях Ох и Оу прямоугольной системы координат. Найдите IOC + ODI, если |ОС|=5, |ODI = 12. 6. В ДДВС ДВ = ВС = 8, ДС=4. Найдите косинус угла А 1. В £±BCD ВС=6, Z.fi = 75°, Z.C=45°. Найдите сторону BD. 8. В &DEF DE = b, EF=7, Z.E = 30°. Найдите сторону DF. При объяснении нового материала полезно обратить внима- ние учащихся на то, что угол между сонаправленными вектора- ми считается равным нулю. При введении понятия скалярного произведения векторов необходимо подчеркнуть, что в отличие •гг суммы и разности векторов скалярное произведение есть чис »о (скаляр) — именно это и обусловило название операции. 207
При объяснении материала удобно использовать таблицу Для работы в классе рекомендуются задачи 1039 (а, б, ж, з). 1040 (а, д, е), 1041 (б), 1042 (а). В контролирующую самостоя тельную работу можно включить следующие задания: Вариант I. 1039 (в), 1040 (в), 1041 (в), 1042 (в). Вариант II 1039 (г), 1040 (б), 1041 (а). 1042 (г) Рассмотрение формулы скалярного произведения в координа тах и свойств скалярного произведения векторов полезно пред варить диктантом: Вариант I I. Известно, что c = 3i —/, где i и / — координатные векто ры. Выпишите координаты вектора с. 2. Дан вектор т{0; 5). Запишите разложение вектора m по координатным векторам i и / 3. Даны векторы с{—1; 2} и m{2; 1}. Найдите координаты суммы векторов с и т. 208
4. Найдите координаты вектора —За, если а{ —3; 0}. 5. Даны векторы а {5; 6} и Ь{ — 2; 3). Найдите координаты вектора с = а — 2Ь. 6. Две стороны треугольника равны 7 см и 3 см, а угол между ними равен 120®. Найдите третью сторону треуголь- ника. 7. В треугольнике ABC Z.A=45°, АВ = 2, АС = 3. Вычисли- те АС -АВ. 8. Скалярное произведение ненулевых векторов а и b равно нулю. Чему равен угол между векторами а и Ь? Вариант II 1. Дан вектор р{3; 0}. Запишите разложение вектора по коор- динатным векторам i и /. 2. Известно, что d= — i + 2/, где i и / — координатные век торы. Выпишите координаты вектора d. 3. Найдите координаты вектора —Ь, если 6{0; —2} 4. Даны векторы d{2; —1} и е {3; —I). Найдите координаты разности векторов d и е. 5. Даны векторы с{ —I: 9} и л{3; —2). Найдите координаты вектора р = 3с + л 6. В треугольнике MPQ Z.M = 135®, МР = 5, MQ = 2~\j2 Вычислите MP-MQ. 7. Две стороны треугольника равны 3 м и 9 м, а угол между ними равен 60®. Найдите третью сторону треугольника 8. Чему равно скалярное произведение координатных век- торов t и /? Изучение теоремы о скалярном произведении векторов в ко- ординатах и свойств скалярного произведения полезно построить так, чтобы учащиеся сами проводили алгебраические преобразо- вания. Полученные результаты можно вынести на настенную таблицу (рис. 269). В классе можно решить задачи 1044 (а), 1047 (а), 1048 (для угла Д), 1051, 1053, а также разобрать решение задач 1054 и 1055. При обсуждении задачи 1055 следует обратить внимание уча- щихся на то, что введение скалярного произведения векторов по- зволяет применять векторный аппарат для решения задач, в ко- торых требуется найти углы многоугольника. Для обучающей самостоятельной работы можно использо- вать задачи 1044 (б), 1045, 1047 (б). 209
Скалярное произведение в координатах а (ж,; у,)-------------- ab—х,Хз+!НУг blxj. уг} ————— X|X»+i№ cos (а Ь)~------------ Свойства скалярного произведения векторов I) а*>0 (а’>0 при а^б); 2) аЬ — 6а-, 3) (а+Ь)с-ас + 6с; 4) (*а)6-*(ай) Рис. 269 В заключение можно провести контролирующую само- стоятельную работу: Вариант I. 1049 и 1068. Вариант II. 1065 и 1052. Дома: пп. 103, 104; вопросы 13—21 (с. 253); задачи 1044 (в), 1047 (в). 1048 (для углов В и С), 1066. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, что такое угол между векторами; знать определение скалярного произведения векторов, условие перпендикулярности ненулевых векторов, выражение скалярного произведения в ко- ординатах и его свойства; уметь решать задачи типа 1044, 1045, 1047, 1048, 1050, 1051 Решение задач (3 ч) Назначение этих уроков — закрепление и проверка знаний и умений учащихся, сформированных при изучении главы XI. Первый урок полезно начать с диктанта, проверяющего зна- ния по теме «Скалярное произведение векторов»: Вариант I 1. Вычислите скалярное произведение векторов а и Ь, если |а| =2, 161=3. а угол между ними равен 120°. 2. Скалярное произведение ненулевых векторов сне рав- но 0. Определите угол между векторами е и с 210
3. Вычислите скалярное произведение векторов тип, если т {3; —2}, п {—2: 3}. 4. Найдите угол между ненулевыми векторами а{х\ у} и Ь{ — у, х}. 5. Вычислите косинус угла между векторами р и q. если ЫЗ; —4}, {15; 8}. 6. Даны векторы а {2; —3} и b {х; —4}. При каком значении х эти векторы перпендикулярны? Вариант II 1. Вычислите скалярное произведение векторов тин, если |т|=3, |л|=4. а угол между ними равен 135°. 2. Скалярное произведение ненулевых векторов р и q равно нулю. Определите угол между этими векторами. 3. Вычислите скалярное произведение векторов а и Ь, если а {—4; 5}, b {—5; 4} 4. Найдите угол между ненулевыми векторами с{х; —у) и d{y; х). 5. Вычислите косинус угла между векторами а и Ь, если а {—12; 5}, 6{3, 4). 6. Даны векторы т{3; у) и л {2; —6} При каком значении у эти векторы перпендикулярны? Далее можно рассмотреть задачи 1025(6), 1059, 1056 с за- писью решений в тетрадях, а затем решить задачи 1063, 1042(6), 1040 (г), 1050, 1060(b) Учащимся, выполнившим все задания, можно предложить за- дачу 1029. Контрольная работа № 2(1 ч) Вариант I 1. Найдите угол между лучом ОА и положительной полу- осью Ох, если А (— 1; 3) 2. Решите треугольник АВС если Z.B = 30°, Z.C= 105°, ВС = 3^/2 см. 3. Найдите косинус угла М треугольника KLM, если К(1; 7), £(—2; 4), М (2; 0) ' Вариант II 1. Найдите угол между лучом ОВ и положительной полу- осью Ох, если В(3, 3). 211
2. Решите треугольник BCD. если Z.fi = 45e, Z.D = 60®, ВС=\Ъ см. 3. Найдите косинус угла А треугольника АВС. если А (З- 9) В(0, 6), С (4; 2). Вариант III I. Найдите угол между лучом ОС и положительной полу- осью Ох, если С(Д/3. 1). 2. Решите треугольник CDE, если Z.C = 60°, CD = 8 дм, СЕ = 5 дм 3. Найдите косинус угла между векторами а и л = а — Ь, если |а|=4, |fe|=3, ай = 60° Вариант IV 1. Найдите угол между лучом OD и положительной полу- осью Ох, если D(—2; 2). 2. Решите треугольник DEF, если DE = 5 м, DF = 8 м, EF=4 м. 3. Найдите косинус угла между векторами р = а-\-Ь и q = a — b, если |а|=5, |Ь| =8, а 6 = 60°. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I I. Что называется тангенсом угла а? Для какого значения а тангенс не существует и почему? 2. Сформулируйте и докажите теорему синусов. 3. Даны векторы р{х: —4} и ^{2: 3}. Найдите значение х. если p.Lq. Вариант II 1. Напишите формулы приведения. 2. Сформулируйте и докажите теорему косинусов. 3. Найдите скалярное произведение векторов а{ — 5; 7} и b {2: 1}. Вариант III 1. Что такое скалярное произведение векторов? 2. Сформулируйте и докажите теорему о вычислении площа ди треугольника по двум сторонам и углу между ними. 3. Найдите косинус угла А треугольника АВС, если АВ = 8 м, ДС = 6 м, fiC=12 м. 212
Вариант IV I. Какие два вектора называются перпендикулярными? 2. Выведите формулу, выражающую косинус угла между не- нулевыми векторами через их координаты. 3. Найдите синус угла В треугольника АВС, если ДВ = 5 см, ДС = 8 см, Z. С = 30°. Комментарии и рекомендации по решению задач главы XI 1019. Эту задачу целесообразно решить сначала в общем ви- де. Если известны координаты х и у точки А и х^О, то из равенств y = O4-sina, x=(X4-cosa, разделив первое из них и sin a u почленно на второе, получаем —=------, т. е. —=tga, а из этого х cos a * равенства можно с помощью таблиц или микрокалькулятора найти значение а. В частных случаях решение может проводить- ся иначе: а) 2 = ОД-sin а, 2 = ОД-cos а, отсюда cosa = sina, и, следо- вательно, a = 45°. б) 0 = ОД-cos а, следовательно, cosa = 0 и a = 90°. 1029. Пусть АВС — данный треугольник, ВС = а, Z.B=a, Z.C = fi, ДД|, ВВ,, СС,— биссектрисы треугольника (рис. 270). I Рассмотрим треугольник ВВХС'. -^7=-^-. ZB, = 180o-(| + p), sin С sin В, \х / поэтому sin B, = sin(y+₽) и ВВ, =—а Ц • sin(-+P) 2. Рассмотрим треугольник BCtC СС, ВС . „ . / . р\ ----=------, sin C, = sm (a+тг). sin В sin С, 1 \ 2/ следовательно, СС, = .-а sinn sin +-|) 3. Рассмотрим треугольник ДВС: Z-Д = 180° —(а 4-Р), sin С sm А ’ откуда _ о sin р sin (a + P) 213
В треугольнике А А, В: / а + Р\~оло_.!5._|_₽ ЛАА,В = 180°-а —/90------2 / 2^2 Если а.^0, то у—-^-^0, и тогда sin (90°—-|+£) = cos ' Если а<₽, то у—и тогда sin (90°-—+{) = cos ({'у) Далее, в треугольнике АА{В: __ a sin p-sin n 1 sin (a + P) cos т где если a>₽; Y=-^y^-, если a<₽. ► 1056. Пусть ABCD — данный ромб. Выразим векторы АС и BD через векторы АВ и AD: AC = AB+AD, ~BD = AD-~AB. Используя эти выражения, получаем: ЛС-ВО=(ЛВ4-ЛО)(Л75-ДВ) = АО2 —ДВ2 = 0, так как AD=AB Следовательно, AC.LBD. 1059. Пусть ABCD — выпуклый четырехугольник, О — точка пересечения его диагоналей, Z^0fl = a. Тогда $лвсо = $лов + + -Seoc + S( оо + ^лоо- Найдем площадь каждого из четырех треугольников, пользуясь теоремой о площади треугольника. Учитывая, что sin (180° — a) = sin а и AC = АО + ОС, BD = BO + + OD, получаем: •S?(ecD=-^ ДС-BD-sin a. 1063. Sxec = SABD-|-Sxco или воспользуемся формулой площа- ди треугольника: be sin a=l хс sin £ + | xb sin £, где x = AD. Отсюда, учитывая, что sin a = 2 sin у cos у, на- ходим х: 2fec-cos у х= ь+с 214
1069. Пусть ABC — данный равнобедренный треугольник с прямым углом С, AM и BN — медианы треугольника. Введем прямоугольную систему координат с началом в точке С так, что- бы катет С А лежал на положительной полуоси абсцисс, а катет СВ — на положительной полуоси ординат В качестве единицы измерения отрезков возьмем отрезок СА. В этой системе коорди- нат точки Л, В, М и Л/ имеют координаты 4(1; 0), В(0; 1), М (о, -0, N ; о), поэтому лл5{-1;1}.7Й{-4. 1} По формуле (5) п. 103 находим cos а, где а — угол между этими 4 векторами: cosa=-^. По тригонометрическим таблицам находим а = 36°51' О первом варианте тематического планирования учебного материала главы XI В соответствии с первым вариантом тематического планиро- вания учебного материала на изучение темы «Соотношения меж- ду сторонами и углами треугольника» рекомендуется отвести 12 часов. Предлагается следующее распределение часов по этой теме: § 1. Синус, косинус и тангенс 3 ч § 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 6 ч Решение задач 2 ч Контрольная работа № 2 1ч Тема «Скалярное произведение векторов» не входит в первый вариант программы курса геометрии IX класса, поэтому в при- веденном распределении часов исключен § 3 главы XI учеб ника. По первому варианту на изучение § 1 и 2 главы XI учебника отводится столько же часов, сколько и по второму варианту про граммы, поэтому все рекомендации по проведению уроков, дан- ные ранее, могут быть полностью использованы и здесь. Нужно лишь на двух уроках, которые отведены на решение задач по те- ме в целом, исключить решение задач на скалярное произведе ние векторов Для проведения контрольной работы Яг 2 рекомендуется ис- пользовать варианты, предложенные выше. Однако учителю сле- дует скорректировать эти варианты, заменив отдельные задачи, которые решаются с помощью скалярного произведения векто- ров, другими задачами. 215
ГЛАВА XII Длина окружности и площадь круга (12 ч) В этой главе рассматриваются традиционные вопросы, связан- ные с длиной окружности и пло щадью круга, в частности, доказываются теоремы об описан- ной и вписанной в правильный многоугольник окружностях. Вывод формул длины окружности и площади круга основан на интуитивном представлении о пределе: при неограниченном увеличении числа сторон правильного многоугольника, вписан- ного в окружность, его периметр стремится к длине этой окруж ности, а площадь — к площади круга, ограниченного окружно- стью. На изучение темы «Длина окружности и площадь круга» как по второму, так и по первому варианту тематического планиро- вания учебного материала отводится 12 часов. Поэтому все реко- мендации по проведению уроков, которые даны в этой главе, мо- гут быть полностью использованы учителями, работающими как по второму, так и по первому варианту программы. § 1. Правильные многоугольники (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятие правильного много- угольника, доказать теоремы об окружностях, описанной около правильного многоугольника и вписанной в него, вывести фор- мулы, связывающие площадь и сторону правильного многоуголь ника с радиусами вписанной и описанной окружностей (они бу- дут использованы при выводе формул длины окружности и пло- щади круга), рассмотреть задачи на построение правильных мно- гоугольников. Изучение темы рекомендуется разделить на два этапа: пер вые два урока посвятить повторению материала, который пона- добится в данном параграфе, и изучению пп. 106—107; третий и четвертый уроки — изучению пп. 108 и 109. Повторение формулы суммы углов выпуклого многоугольни- ка, свойств биссектрисы угла и серединного перпендикуляра к отрезку, теорем об окружностях, вписанной и описанной около треугольника, признака равнобедренного треугольника, свойства касательной к окружности полезно провести в ходе решения сле- дующих задач: 1. Все углы выпуклого пятиугольника равны друг другу Найдите величину каждого угла. 216
2. Докажите, что треугольник, две высоты которого равны, является равнобедренным. 3. Окружность радиуса 5 см касается сторон угла А в точках В и С. Найдите длины отрезков АВ и АС, если центр окружности удален от вершины угла на 13 см. 4. Две окружности пересекаются в точках А и В. Докажите, что прямая, проходящая через их центры, перпендикулярна к от- резку АВ. 5. Докажите, что в равнобедренном треугольнике центр впи- санной окружности лежит на одной из медиан, а центр описан- ной окружности — на той же медиане или ее продолжении. 6. Докажите, что радиус окружности, вписанной в равносто- ронний треугольник, вдвое меньше радиуса описанной около не- го окружности. 7. Четырехугольник ABCD вписан в окружность. Докажите, что Z.44-Z.C= ZB+Z.D. 8. Докажите, что для площади S любого многоугольника, опи- санного около окружности радиуса г, справедлива формула S = p-r, где р — полупериметр многоугольника. Далее можно ввести понятие правильного многоугольника, предложить учащимся вывести формулу для вычисления его уг- ла и решить задачи 1078, 1079, 1081(b), 1083(b). Затем формулируются теоремы об окружностях, описанной около правильного многоугольника и вписанной в него. Доказа- тепьство первой теоремы можно рассмотреть в классе, а доказа- тельство второй и формулировки следствий учащиеся могут из- учить дома. Применение первой теоремы целесообразно пока- зать на задачах 1086 и 1084 Затем можно обсудить решения задач 1080 и 1082 и решить следующие задачи: 1. Докажите, что все диагонали правильного многоугольника равны. 2. На каждой из сторон квадрата отмечены две точки, деля- щие каждую сторону в отношении Докажите, что эти точки служат вершинами правильного восьмиугольника. 3. Постройте с помощью транспортира и циркуля правиль- ный пятиугольник. В конце второго урока проведите самостоятельную работу: Вариант I 1. Задачи 1081(6), 1083(г), 1084(г). 2. Докажите, что три вершины правильного шестиугольника, взятые через одну, служат вершинами правильного тре- j гольника. Вариант II 1. Задачи 1081 (г), 1083(a), 1084(e). 2. Докажите, что четыре вершины правильного восьмиуголь- ника, взятые через одну, служат вершинами квадрата. 217
Сильным учащимся можно предложить задачу 1207(a). Дома:пп. 105 -107' вопросы 1- 4 (с. 270); задачи 1081 (а, д) 1083(6), 1084 (д), 1085. Вывод формул (1) — (6) из п. 108 учебника учащиеся могут провести самостоятельно под руководством учителя. Для этого полезно заготовить на доске необходимые чертежи. Перво- начальное закрепление формул можно провести в ходе фрон- тального решения следующей задачи: «Правильный многоуголь- ник вписан в окружность радиуса 1 м. Вычислите сторону, пери- метр, площадь многоугольника и радиус вписанной окружности, если число сторон равно 3, 4, 5». Полезно на доске заготовить таблицу. Ее учащиеся будут заполнять в ходе решения задачи Далее можно предложить учащимся прочитать текст п. 109, построить в тетради правильный шестиугольник, а затем на том же чертеже — правильные треугольник и двенадцатиугольник Полезно решить в классе задачу 1098(a). На втором уроке вначале можно организовать фронтальное решение задач 1089, 1095, 1096. используя при этом справочную настенную таблицу (рис. 271). Правильные многоугольники Рис. 271 218
Затем целесообразно провести самостоятельную работу: Вариант I. 1090, 1094 (г) Вариант II. 1091, 1094(b). Учащимся, интересующимся математикой, можно предло- жить задачи 1207(б) и 1208. Дома: пп. 108, 109; вопросы 5—7 (с. 270); задачи 1087, 1088, 1092, 1093, 1097, 1098(6), 1100 (в, г). Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать определение правильного многоугольника; знать и уметь доказы- вать теоремы об окружности, описанной около правильного мно- гоугольника, и окружности, вписанной в правильный много- угольник. знать формулы для вычисления угла, площади и сто- роны правильного многоугольника и радиуса вписанной в него окружности; уметь их вывести и применять при решении задач типа 1081, 1083, 1087, 1094, 1098, 1100. § 2. Длина окружности и площадь круга (4 ч) Назначение параграфа — дать представление о выводе фор- мул длины окружности и площади круга, получить на их основе формулы длины дуги окружности и площади кругового сектора. В VI классе учащиеся получили наглядное представление о длине окружности и площади круга, познакомились с соответст- вующими формулами. После изучения правильных многоуголь- ников появляется возможность в какой-то мере обосновать эти формулы. Однако следует учесть, что это обоснование нестро- гое, оно основано на интуитивном представлении о пределе: при неограниченном увеличении числа сторон правильного много- угольника, вписанного в окружность, его периметр стремится к длине этой окружности, а площадь — к площади круга, ограни- ченного окружностью. Изучение темы начните с диктанта Вариант I 1 Найдите угол правильного десятиугольника. 2. Найдите сторону правильного треугольника, если радиус описанной около него окружности равен 2 м. 3. Найдите радиус окружности, вписанной в правильный тре- угольник, если радиус описанной около него окружности 2 м 4. Найдите площадь правильного треугольника, если рассто- яние от его центра до вершины равно 2 м. 5. Закончите предложение: «Угол с вершиной в центре окружности называется...» 6. Угол с вершиной в центре правильного многоугольника и сторонами, проходящими через две его соседние вершины, равен 36°. Сколько сторон имеет этот многоугольник? 7. Чему равен cos 0°? 219
8. С помошью циркуля и линейки постройте правильный шес- тиугольник. Вариант II 1. Сколько сторон имеет правильный многоугольник, если его сторона стягивает дугу описанной окружности, равную 18е? 2. Найдите площадь квадрата, если радиус описанной около него окружности равен 2 дм. 3. Закончите предложение: «Кругом называется часть плос- кости...» 4. Найдите сторону квадрата, если расстояние от его центра до вершины равно 2 дм. 5. Найдите радиус окружности, вписанной в квадрат, если радиус описанной около него окружности равен 2 дм. 6. Чему равен cos 0е? 7. Найдите угол правильного девятиугольника. 8. С помощью циркуля и линейки постройте правильный тре- угольник. Поскольку материал параграфа нетрадиционен и опирается на понятие предела, его изложение целесообразно дать в форме лекции Пункт 112 о площади кругового сектора учащиеся могут изучить самостоятельно по учебнику. Для лучшего усвоения формул длины окружности и площади круга можно решить задачи 1101 и 1114 (не вычерчивая табли цы, выполнить вычисления для трех первых столбцов). Затем можно рассмотреть задачи 1109(а, б), 1126, 1102(а, б), 1124 и организовать фронтальное решение следующих задач: 1104 (а, в), 1105 (г), 1113, 1116(b), 1117(г), 1127 В конце урока рекомендуется провести проверочную самосто- ятельную работу: Вариант I. 1102(b), 1115(6), 1109(b), 1104(6). Вариант II. П02(г), 1115(a), 1109(г), 1116(a). Учащимся, быстро выполняющим задание, можно пред дожить задачи 1215 и 1216 Дома: пп. ПО—112; вопросы 8—12 (с. 270); задачи 1108, 1118, 1101, 1114, 1103, 1105(a), 1111, 1117(a), 1120. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны знать формулы длины окружности и дуги окружности, площади круга и кругового сектора; уметь применять их при решении задач ти па 1111, 1113, 1119, 1120, 1126, 1127. Решение задач (3 ч) Назначение этих уроков — закрепить знания и умения уча щихся по материалу главы, подготовить их к контрольной работе. 220
Первый урок полезно начать с диктанта, позволяющего про- верить знание формул длины окружности и дуги окружности, площади круга и кругового сектора: Вариант I 1. Площадь круга равна S. Найдите длину ограничивающей его окружности. 2. Найдите длину дуги окружности радиуса 9 м, если градус- ная мера дуги равна 120°. 3. Длина дуги окружности равна Зл, а ее радиус равен 8. Найдите градусную меру этой дуги. 4. Найдите площадь кольца, ограниченного двумя окружно- стями с общим центром и радиусами 13 см н 12 см. 5. Найдите площадь кругового сектора радиуса 4 см, если его центральный угол равен 45°. 6. Площадь кругового сектора равна 18л м2, а его централь- ный угол равен 40°. Найдите радиус сектора. Вариант II 1. Длина окружности равна С. Найдите площадь ограничен- ного ею круга. 2. Найдите площадь кольца, ограниченного двумя окружно- стями с общим центром и радиусами 25 см и 24 см. 3. Найдите площадь кругового сектора радиуса 3 см, если его центральный угол равен 20°. 4. Площадь кругового сектора равна Юл м2, а его радиус ра- вен 6 м. Найдите центральный угол сектора. 5. Найдите длину дуги окружности радиуса 6 дм, если ее градусная мера равна 60°. 6. Длина дуги окружности равна 6л, а ее градусная мера равна 120°. Найдите ра- диус окружности. После диктанта полезно решить следую- щую задачу, которая будет использована при решении задач 1105, 1117 и др. Задача. Докажите, что площадь S тре- угольника вычисляется по формуле S=^Pr, где Р — периметр треугольника, г — радиус вписанной окружности. Решение. Пусть О — центр окружно- сти, вписанной в треугольник АВС, которая касается сторон в точках М, N и Р (рис. М 272). Очевидно, S = SylOC 4" ВОС + SAOB. (1) 221
Так как ОМ, ON и ОР — высоты треугольников АОС, ВОС и АОВ, то SWc=y АС'ОР, SBOC=^ ВС-ON и Saob=-£ АВ-ОМ Подставив эти значения в формулу (1). получим S=^(AB + BC + CA)-r=lp.r. Далее рекомендуется решить задачи 1099, 1104 (д), 1105(b), 1116(6), 1117(b), 1110, 1112, 1123, 1144(6), 1138. Решения неко- торых из них полезно предварительно обсудить, а затем запи- сать в тетрадях, остальные задачи учащиеся могут решить само- стоятельно с последующей проверкой ответов или решений. Учащимся, интересующимся математикой, можно предло- жить задачи 1133 и 1134. На последнем уроке целесообразно провести проверочную са- мостоятельную работу: Вариант I. 1125, 1129(b), 1132(a), 1144(a), 1197. Вариант II 1128, 1129(г), 1132(6), 1143(6), 1139. Дома: задачи 1104(г), 1105(6), 1106, 1107. 1117(b), 1121. 1122. Контрольная работа №3(1 ч) Вариант I 1. Периметр правильного треугольника, вписанного в окруж ность, равен 45 см. Найдите сторону правильного восьмиуголь- ника, вписанного в ту же окружность 2. Найдите площадь круга, если площадь вписанного в огра ничивающую его окружность квадрата равна 72 дм2. 3. Найдите длину дуги окружности радиуса 3 см, если ее гра дусная мера равна 150°. Вариант II 1. Периметр правильного шестиугольника, вписанного в окружность, равен 48 м. Найдите сторону квадрата, вписанного в ту же окружность. 2 Найдите длину окружности, если площадь вписанного в нее правильного шестиугольника равна см2. 3. Найдите площадь кругового сектора, если градусная мера его дуги равна 120°. а радиус круга равен 12 см. Вариант III 1. Периметр квадрата, вписанного в окружность, равен 48 см. Найдите сторону правильного пятиугольника, вписанного в ту же окружность. 2. Найдите площадь кольца, ограниченного двумя окружно стями с общим центром и радиусами 3 см и 7 см. 3. Найдите площадь фигуры, ограниченной дугой окружно сти и стягивающей ее хордой, если длина хорды равна 4 м, а градусная мера дуги равна 60°. 222
Вариант IV I. Периметр правильного пятиугольника, вписанного в окружность, равен 6 дм. Найдите сторону правильного треуголь- ника, вписанного в ту же окружность. 2. Площадь кольца, ограниченного двумя окружностями с общим центром, равна 45л м2, а радиус меньшей окружности ра- вен 3 м. Найдите радиус большей окружности 3. Найдите площадь фигуры, ограниченной дугой окружно- сти и стягивающей ее хордой, если длина хорды равна 2 см, а диаметр окружности равен 4 см. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1. Сформулируйте определение правильного многоугольника. 2. Докажите теорему об окружности, описанной около пра- вильного многоугольника. 3. Найдите площади секторов, на которые разбивают круг два радиуса, если угол между ними равен 36°, а радиус окруж- ности равен 4 м. Вариант II 1. Какая точка называется центром правильного многоуголь- ника? 2. Докажите теорему об окружности, вписанной в правиль- ный многоугольник. 3. Найдите длины дуг, на которые разбивают окружность два радиуса, если угол между ними равен 72°. а радиус окруж- ности равен 6 дм. Вариант III 1. Объясните, какое число обозначается буквой л и чему рав- но его приближенное значение. 2. Выведите формулу для вычисления площади правильного многоугольника через его периметр и радиус вписанной окруж- ности. 3. Найдите площадь правильного шестиугольника, вписанно- го в окружность радиуса 3 см Вариант IV 1. Как выражается сторона правильного треугольника через радиус описанной окружности? 2. Выведите формулу для вычисления радиуса окружности, вписанной в правильный л-угольник, через радиус окружности, описанной около него. 3. Найдите площадь кольца, ограниченного двумя окружно- стями с общим центром, если их радиусы равны 5 м и 10 м. 223
Комментарии и рекомендации по решению задач главы XII 1099. Диагонали AjA7 и ЛИв четырехугольника А3А4А7Ав яв- ляются диаметрами окружности, в которую вписан данный вось- миугольник, поэтому они равны и точкЬй О пересечения делятся пополам Следовательно, четырехугольник АИИт^в— прямо- угольник. Так как АА3ОА4=45°, то согласно задаче 1059 пло- щадь прямоугольника равна у/2 R2. 1105. в) Пусть АВС — данный треугольник, Z.C = 90°, ZB = a, АВ = с, ВС = а, СА = Ь, Р = а + Ь + с, г — радиус вписан- ной окружности. Тогда e = ccosa, 6 = csina. Воспользуемся двумя формулами для вычисления площади S треугольника АВС' S=^ac sin a=^c2 sin a cos a=-j c2 sin 2a. S=-£ P-r=y(cos a + sin a+ 1). Отсюда получаем. c sin 2a 2 (cos a 4-sin a+ 1) поэтому C=2nr = nc sin 2a cos a 4- sin a 4- I Умножив числитель и знаменатель на cos a-|-sin a — 1, после несложных преобразований получаем: С = яс (sin a + cos a— 1). 1117. в) Воспользуемся двумя формулами для вычисления площади треугольника: S=-^afc’Sina и S=^P’r, где а и b — длины сторон треугольника, a — угол между ними, Р — пери- метр, г — радиус вписанной окружности. Получим: S=^a2-sina и S = r-a 0 4-sin Отсюда находим г, а затем площадь круга: яа* sin1 a «руг»= ✓ a\^ ‘ 4(,+sin7) 1133. а) Угол AtAzA9 вписанный поэтому Z. A iA3A9=±<;AiA9 = =L.3^L.4 = 60” (рис. 273). Аналогич но ZA2A|A6=60°. Следовательно, Z.A|BA2=60°, и поэтому треугольник AtA2B равносторонний. Аналогично доказывается, что треугольник АдАдВ равносторонний б) Так как А,АТ — диаметр окруж ности с центром О, описанной около 224
данного двенадцатиугольника, то OAt — ОА7. Пусть ОН_1_7ЦЛ6. Угол А^АХА7 опирается на дугу ЛбЛ7. поэтому ^.НА1О=-^- = = 15° В прямоугольном треугольнике АХНО'. // = /?• cos 15", где R — радиус описанной окружности. Значит, Л|Л6 = =-2R cos 15е. Но r = /?-cos 15° (формула (3) п. 108). Следова- тельно, А1А6=2г. 1134. а) ЛА2ОА7 центральный, поэтому ЛА2ОА7— <->А2А7= —2^_.5== 180°, и, следовательно, А^А7 — диаметр, т. е. ^2^7 = 2/? (рис. 319 учебника). б) Z.AtA2B = AAlA2A7=^AtA1=^.^-4 = 72°, ЛА4ОВ = — АА4ОА2= о А2А4=72В. Следовательно, ДЛ|Л2Всо ДЛ4ОВ по двум углам. Далее, согласно задаче 718 Z.AlBA2=±(<sAlA2A- -|-о Л4Л7)=72е, поэтому Z.AtBA2= Z.A,A2B, и, значит, треуголь- ник А,А2В равнобедренный (Л|Л2=Л,В). Из подобия треугольни- ков Л|Л2В и А4ОВ следует, что треугольник А4ОВ также равно- бедренный (А4В = А4О). в) Так как A4B = A4O = R, AtAa=AtB, то А,А4 — А,А2= = AlA4-AlB = A4B = R. 1136. Положим Л,Л4 = а4. Тогда: 1) В|Л2=Л,Л2 —Л,В| = = а4 — R (рис. 320 учебника), С2В.=А2С2~BxAt—R —(а4 — R) = — 2R — a4 = 2R — RУ/2 = R(2—^/2), так как a4~R\]2. Анало- гично находим С3В2, С4В3, CtB4 и получаем равенства: C2Bt = — С3В2 = С4В3 = С,В4. 2) В треугольнике В,Л2С3 В,С3=УЛ2В?+Л2С1 =y/(^-Rf+(a4-Ry = R (2-У/2 ). Аналогично находим B2C4=sB3Cl = B4C2=^R(2 — ~\/2). Итак, все стороны восьмиугольника равны. 3) Z.Л2В|С3= 45е, поэтому ZC2B(C3= 135е. Аналогично каж- дый из остальных углов восьмиугольника равен 135°. Следова- тельно, В|С3В2С4В3С|В4С2 — правильный восьмиугольник. Площадь восьмиугольника можно вычислить по формуле 8 — а4 — 4‘^В^А2 или по формуле S=^Pr, где P = 8R(2—V^), Ответ: S = 4/?2(\/2 — 1). 1142. Обозначим радиусы данных кругов через г и R, а ра- диус искомого круга через х. По условию задачи л г2 + л/? = л х2, откуда х2 = г2-|-/?2. Значит, радиус х равен гипотенузе прямо- угольного треугольника с катетами, равными г и R Построив этот прямоугольный треугольник, получим отрезок, равный ра- диусу искомого круга, после чего можно построить сам искомый круг. I I Апи| сан 1—9 « 225
ГЛАВА XIII Движения (12 ч) В этой главе вводятся поня- тия отображения плоскости на себя, движения и рассматрива- ются основные виды движений: осевая и центральная симмет- рии, параллельный перенос и поворот. Кроме того, исследуется важный вопрос о связи понятий наложения и движения. Понятие наложения, на основе которого определилось равен- ство фигур, относится в данном курсе к числу основных (неопре- деляемых) понятий. Наложения — это такие отображения плос- кости на себя, которые обладают свойствами, выраженными в аксиомах (аксиомы 7—13 с. 291 учебника). В отличие от наложе- ния движение — определяемое понятие: движения определяются как отображения плоскости на себя, сохраняющие расстояния между точками. В п. 115 (этот пункт не является обязательным для учащихся) доказано, что любое наложение является движе- нием и, обратно, любое движение является наложением. Таким образом, доказана эквивалентность понятий наложения и дви- жения. На изучение темы «Движения» и по второму, и по первому вариантам тематического планирования учебного материала отводится 12 часов. Поэтому все рекомендации по проведению уроков, которые даны в этой главе, могут быть полностью использованы учителями, работающими по этим вариантам программы. § 1. Понятие движения (4 ч) Назначение параграфа — ввести понятия отображения плос- кости на себя и движения, рассмотреть два вида движений — осевую и центральную симметрии — и некоторые свойства дви- жений. В VIII классе учащиеся познакомились с осевой и централь- ной симметриями как свойствами геометрических фигур В дан- ном параграфе осевая и центральная симметрии рассматрива- ются как примеры движений, т. е. отображений плоскости на се- бя, сохраняющих расстояния между точками. Изучение темы полезно начать с повторения понятий точек, симметричных относительно данной прямой (оси симметрии), и точек, симметричных относительно данной точки (центра симмет- рии). В ходе повторения нужно подвести учащихся к понятию со- хранения расстояния между точками. Этой цели служат следую щие задачи: 226
6) Рис. 274 1. Для каждого из случаев, представленных на рисунке 274, а, б, в, постройте точки и В,, симметричные точкам А и В от- носительно прямой / 2. Существует ли на плоскости такая точка, для которой нет симметричной точки относительно данной прямой? 3. Докажите, что в каждом из рассмотренных в задаче 1 слу- чаев Л|В|=ЛВ. 4. Постройте точки Л( и Ви симметричные А и В относитель- но точки О, если: а) точка О лежит на отрезке АВ', б) точка О не лежит на прямой АВ. 5. Существует ли такая точка плоскости, для которой нет точки, симметричной относительно данной точки? 6 Докажите, что в каждом из рассмотренных в задаче 4 слу- чаев AtBt=AB Далее нужно ввести понятие отображения плоскости на себя и проиллюстрировать его примерами осевой и центральной сим- метрий. Важно подчеркнуть, что при отображении плоскости на себя выполняются два условия: I) каждой точке плоскости ставится в соответствие какая-то одна точка плоскости и 2) каждая точка плоскости оказывается поставленной в соответствие какой-то точке плоскости. Нужно показать, что в случаях осевой и цент- ральной симметрий выполняются оба условия. В качестве контрпримера можно привести соответствие меж- ду точками плоскости, при котором каждой точке плоскости ста- вится в соответствие ее ортогональная проекция на данную пря- мую В этом случае нарушено второе условие отображения плос- кости на себя: не каждая точка плоскости оказывается сопостав- ленной какой-то точке, а именно любая точка, не лежащая на данной прямой, не будет сопоставлена никакой точке плоскости 227
Рис. 275 (плоскость отображается не на себя, а на данную прямую). Затем рекомендуется решить задачи 1148 (а) и 1149 (а). Далее, опираясь на задачи 3 и 6, рас- смотренные в начале урока, можно ввес- ти понятие движения. В качестве приме- ра отображения плоскости на себя, не яв- ляющегося движением, т. е. не сохраняю- щего расстояния между точками, можно рассмотреть центральное подобие (гомотетию) с коэффициентом 2; учащиеся могут сами доказать, что при таком отображении расстояния между точками увеличиваются в два раза Для усвоения понятия движения можно решить задачу 1153, а затем по заранее подготовленному чертежу (рис. 275) — следу- ющую задачу: «При движении плоскости точка А переходит в точку М. В какую из обозначенных на рисунке 275 точек может отобразиться при этом движении точка В?» Далее можно доказать, что осевая и центральная симметрии являются движениями. После этого рассматривается тео- рема о том, что при движении отрезок отображается на отрезок, и следствие из нее. В ходе доказательства теоремы полезно ак центировать внимание учащихся на том, что доказательство со- стоит из двух частей: во-первых, доказывается, что каждая точка Р данного отрезка MN отображается в некоторую точку Pt отрез ка MtNi и, во-вторых, что в каждую точку Pt отрезка пере ходит какая-то точка Р данного отрезка MN. После доказатель ства теоремы и ее следствия желательно разобрать решение за дачи 1150 и решить задачи 1151, 1152 (а, б), 1158. Хотя пункт 115* не является обязательным, учащиеся дол жны знать, что понятия наложения и движения эквивалентны, а значит, при движении любая фигура переходит в равную ей фигуру. Для лучшего усвоения материала этого пункта полезно обсудить решение задачи 1156 и решить задачи 1154, 1157, 1155. Д о м а: пп. 113—114; вопросы 1 — 13 (с. 281); задачи 1149 (б), 1148 (б), 1159, 1160, 1161, 1174. Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, что такое отображение плоскости на себя; знать опре деление движения плоскости; уметь доказывать, что осевая и центральная симметрии являются движениями и что при движе нии отрезок отображается на отрезок, а треугольник — на рав ный ему треугольник, уметь решать задачи типа 1152, 1159. 1161. 228
§ 2. Параллельный перенос и поворот (4 ч) Назначение параграфа — познакомить учащихся еще с дву мя видами движений: параллельным переносом и поворотом. Теоретический материал параграфа можно изложить в форме лекции. В хорошо подготовленном классе доказательство утвер- ждения о том, что поворот является движением, учащиеся могут прочитать самостоятельно по учебнику, а затем следует его обсу- дить. Полезно обратить внимание учащихся на то, что при парал- лельном переносе прямая отображается на параллельную ей прямую или сама на себя. Отсюда следует простой способ по- строения образов прямых и отрезков при параллельном пере- носе. Далее можно решить задачи 1162, 1164, 1166, 1167. В ходе ре- шения задачи 1166 полезно подчеркнуть, что поворот вокруг точ кн на 180° по часовой стрелке совпадает с поворотом вокруг этой же точки на 180° против часовой стрелки и является централь ной симметрией Задания 1163 и 1169 могут быть выполнены учащимися само стоятельно (с последующим обсуждением). Полезно предложить учащимся самостоятельно изучить решение задачи 1171 (а), при веденное в учебнике, выполнить необходимые построения, а за тем можно обсудить это решение. Важно подчеркнуть, что реше ние рассмотренной задачи дает еще один способ построения при мой, на которую отображается данная прямая при повороте вокруг данной точки. Рекомендуется рассмотреть с учащимися также следующие задачи 1 Через центр квадрата проведены две взаимно перпендику лярные прямые. Докажите, что их точки пересечения со сторона ми квадрата являются вершинами другого квадрата. 2 . Докажите, что при повороте правильного треугольника АВС вокруг вершины А на 60° либо вершина В переходит в вер- шину С, либо вершина С переходит в вершину В. Самостоятельная работа (обучающего характера) Вариант I 1. В трапеции ABCD боковые стороны АВ и CD равны, а) Постройте отрезок СДЬ на который отображается сторона АВ при параллельном переносе на вектор ВС б) Найдите площадь треугольника A^CD, если ЛО=Ю см, ВС = 4 см, ДВ = 6 см. 2. Докажите, что правильный шестиугольник при повороте на 60° вокруг своего центра отображается на себя. 229
Вариант II I. Точка М — середина стороны АС треугольника АВС. а) Постройте отрезок MBlt на который отображается сторона АВ при параллельном переносе на вектор AM. б) Найдите пери метр треугольника MDC, где D — точка пересечения отрезков ВС и Л1В„ если периметр треугольника АВС равен 12 м. 2. Докажите, что правильный пятиугольник при повороте на 72е вокруг своего центра отображается на себя. Дома: пп. 116—117; вопросы 14—17 (с. 281); задачи 1165. 1167, 1168, 1170, 1171 (б). Основные требования к учащимся В результате изучения параграфа учащиеся должны уметь объяснить, что такое параллельный перенос и поворот; доказы вать, что параллельный перенос и поворот являются движения ми плоскости; решать задачи типа 1164, 1165, 1167, 1168. Решение задач (3 ч) Назначение уроков — закрепление знаний учащихся по теме «Движения», развитие умений решать задачи с применением движений. На этих уроках рекомендуется рассмотреть простые задачи, причем большинство из них целесообразно решать в ходе обсуж дения с учащимися. Это относится к задачам 1172, 1173, 1177, 1180. Полезно обсудить и решения задач 1176, 1178, 1183. Зада- чи 1174, 1175, 1181, 1182 можно предложить учащимся решить самостоятельно, а затем обсудить полученные решения В ходе этих уроков можно провести устный опрос по материя лу главы. Контрольная работа №4(1 ч) Вариант I 1. Дана трапеция ABCD. Постройте фигуру, на которую ото- бражается эта трапеция при симметрии относительно прямой, содержащей боковую сторону АВ. 2. Две окружности с центрами О, и О2, радиусы которых рав ны, пересекаются в точках М и N. Через точку М проведена пря- мая, параллельная OtO2 и пересекающая окружность с центром О2 в точке D. Используя параллельный перенос, докажите, что че тырехугольник OtMDO2 является параллелограммом. Вариант II 1. Дана трапеция ABCD. Постройте фигуру, на которую ото бражается эта трапеция при симметрии относительно точки, яв- ляющейся серединой боковой стороны CD. 230
2. Дан шестиугольник А^лАзА^АзА^ Его стороны Д|Д2 и Д4Д5, АгА3 н Д^Де, ДИ* и Д«Д< попарно равны и параллельны. Используя центральную симметрию, докажите, что диагонали Д(Д4, ДИб» AjAk данного шестиугольника пересекаются в одной точке. Вариант III 1 Дана трапеция ABCD с основаниями AD и ВС. Постройте фигуру, на которую отображается эта трапеция при повороте во- круг точки А на угол, равный углу DAB, по часовой стрелке. 2 . На одной стороне угла XOY отложены отрезки О А и ОВ, а на другой стороне — отрезки ОМ и ON так, что ОМ = ОА, ON = ОВ. Используя осевую симметрию, докажите, что точка пе- ресечения отрезков МВ и AN лежит на биссектрисе угла XOY. Вариант IV I Дана трапеция ABCD с основаниями AD и ВС. Постройте фигуру, на которую отображается эта трапеция при параллель- ном переносе на вектор AD. 2 На биссектрисе внешнего угла при вершине С треугольни- ка АВС взята точка М. Используя осевую симметрию, докажите, что ДС-|-СВ<АМ + МВ. Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Вариант I 1 Объясните, что такое отображение плоскости на себя. 2. Докажите, что параллельный перенос является движе- нием. 3. Точка М — середина стороны ВС правильного треугольни- ка АВС, точки N и К симметричны точке М относительно прямых АВ и АС. Докажите, что NKA.AM. Вариант II 1. Что такое движение плоскости? 2. Докажите, что осевая симметрия является отображением плоскости на себя. 3. На окружности с центром О и радиусом г отмечена точка А Постройте окружность, на которую отображается данная окружность при повороте вокруг точки А на 60е по часовой стрелке. Найдите длину отрезка, соединяющего точки пересече- ния данной и построенной окружностей. Вариант III 1 На какую фигуру отображается при движении отрезок? 2. Докажите, что центральная симметрия является движе- нием 231
3. Дан равнобедренный треугольник АВС с основанием ВС. Постройте точки D и Е, на которые отображаются точки А и С при параллельном переносе на вектор ВС, и докажите, что AE = DB. Вариант IV 1. На какую фигуру отображается при движении тре- угольник? 2. Докажите, что поворот плоскости вокруг точки является движением. 3. Точка пересечения диагоналей четырехугольника ABCD является его центром симметрии. Докажите, что ABCD — парал- лелограмм. Комментарии и рекомендации по решению задач главы XIII 1148. Обозначим буквой / ось симметрии, буквой а данную прямую. Осевая симметрия — движение, поэтому образом пря- мой а является некоторая прямая а'. а) Пусть аII/. Предположим, что прямые / и а' не параллель- ны. Тогда они имеют общую точку, обозначим ее М Так как М£1, то точка М отображается сама на себя, и, следовательно, М£а. Отсюда следует, что прямые он / имеют общую точку М, что противоречит условию a||Z. Следовательно, а'||/. б) Пусть а J./, М — точка пересечения прямых а и /, a N — точка прямой а, отличная от М. Так как аЛ.1, то образ N' точки V лежит на прямой а. Очевидно, образ точки М, т. е. сама точка М, также лежит на прямой а. Таким образом, прямые а и а' имеют две общие точки: М и N', следовательно, они совпадают. 1151. Пусть а||Ь, а а' и Ь' — образы прямых а и Ь при данном движении. Предположим, что прямые а' и Ь' не параллельны Тогда они имеют общую точку. Обозначим ее М', а через М обо- значим точку, которая при данном движении переходит в точку М'. Ясно, что М£а и М£Ь, что невозможно, так как а||6. Следо- вательно, а' || Ь'. 1152. Пусть ABCD — четырехугольник, а А', В', С и D'— точки, в которые отображаются вершины данного четырехуголь- ника. Пользуясь теоремой п. 114, сначала надо доказать, что при данном движении четырехугольник ABCD отображается на че- тырехугольник A’B'C'D'. а) Так как ДВЦСО, ВСЦОД, то согласно задаче 1151 A'B'WC'D’ и В'С'ИО'Д', поэтому A’B'C'D' — параллелограмм б) Пусть ABCD — трапеция с основаниями АВ и CD. Тогда АВ \ CD, ABJ==CD. Согласно задаче 1151 A'B'WC'D' и, кроме то- го, A'B'WC'D'. Следовательно, A’B'C'D' — трапеция. 1154. Пусть при данном отображении каждая точка плоско- сти отображается на себя. Очевидно, что это отображение сохра- 232
няет расстояния, поэтому оно является движением По теореме п. 115 данное отображение является наложением. 1155. Предположим, что существуют различные движения g и g2, при которых точки А, В и С отображаются в точки В, и С|. Тогда найдется такая точка М, что точки М। и М2 — образы точки М при отображениях g. и g2— будут различными точка ми. Точно так же, как и при доказательстве теоремы п. 115, до- казывается, что AtMf=A2M2, BtMi = В2М2, CtMt = C2M2. Отсюда следует, что точки Л,, в, и С( лежат на серединном перпендику- ляре к отрезку М,М2. Но это невозможно, так как Л)В|С) — тре- угольник. 1157. Пусть ABCD и Л|В|С|Д)— параллелограммы, причем 4В = Л,В|, ЛО = Л|О|, Z.A = Z.At. Тогда треугольники ABD и 4)6)01 равны по двум сторонам и углу между ними, поэтому 60 = 6)0). Согласно задаче 1156 существует движение, при ко- тором точки Л, В и О отображаются в точки Л(, Bt и О,. Далее, используя результат задачи 1151, следует доказать, что при этом движении точка пересечения прямых ВС и DC отображается в точку пересечения прямых BtCi и 0|С). 1172. Поскольку точки Л и В отображаются на себя, то и прямая АВ отображается на себя. Пусть М — произвольная точ- ка прямой АВ. Она отображается в некоторую точку Mt, так- же лежащую на прямой АВ. По определению движения 4Л4 = ЛЛ4|, BM = BMt. Допустим, что точка не совпадает с точкой М. Тогда из первого равенства следует, что точка Л — се- редина отрезка а из второго равенства, что точка В также середина отрезка ММХ. Значит, точки Л и В совпадают, что про- тиворечит условию задачи. Следовательно, наше предположение неверно, т. е. точки М и Mt совпадают. Итак, любая точка пря- мой АВ отображается на себя. 1173. Пусть g — данное движение, а е — тождественное ото- бражение плоскости на себя, т. е. отображение, при котором каждая точка плоскости и, в частности, каждая вершина треугольника ЛВС отображается на себя. Ясно, что е — движение, поэтому согласно за- даче 1155 движения g и е совпада- ют, и, значит, движение g является тождественным отображением плос- кости на себя. 1178. Рассмотрим параллельный перенос на вектор AD (рис. 276). Так как ABCD — параллелограмм, то > - » BC=AD, поэтому при этом па- раллельном переносе точка В ото- бражается в точку С. Отрезки ЛЛ, и DA2 равны и параллельны, поэто- 233
му ADA^Ai — параллелограмм, и, следовательно, AKA2 = AD. Та- ким образом, при рассматриваемом параллельном переносе точ- ка Л, отображается в точку А2, точка В — в точку С, и, значит, отрезок Л,В отображается на отрезок А2С. Отсюда следует, что середина О, отрезка AtB отображается в середину О2 отрезка Л2С, т. е. OtO2 = AD. Поэтому OtO2 = AD, О|О2||ЛЛ. 1179. Пусть при параллельном переносе на вектор ВС точка S отображается в точку S, (рис. 277). Тогда треугольник ABS ото- бражается на треугольник DCSt. Так как BC=SSit то SSJIBC Но ВС ± CD, поэтому SS,±CD. Значит, высота треугольника DCS, проведенная из вершины S, лежит на прямой SS|. Заме- тим, что CC^-LSiD (так как В|Л||5Л) и DD,J_S|C (так как S|S||CB), следовательно, К — точка пересечения высот треуголь- ника DCS,. Отсюда следует, что прямая SS, проходит через точ ку К. Таким образом, прямые SS| и SK совпадают, т. е. SKWBC, и поэтому SKA.АВ. 1180. Рассмотрим поворот вокруг точки О на 120° в направ лении обхода по дуге АВС от точки Л к точке С (рис. 278) Так как ЛАОВ = АВОС = Z.СОА = 120е и ОА = ОВ = ОС, то при этом повороте точка Л отображается в точку В, точка В — в точку С, точка С — в точку Л Аналогично при этом же повороте точки Л„ В,. С, отображаются соответственно в точ ки В|, С, и Л,. Следовательно, прямая ЛЛ, отображается на прямую ВВ|, прямая ВВ, — на прямую CCt, прямая СС{ — на прямую ЛЛ,. Отсюда следует, что если прямая АА{ проходит через точку О, то прямые ВВ и CCt также проходят через эту точку. Если же прямая ЛЛ| не проходит через точку О, то и прямые ВВ, и СС( не проходят через эту точку и, попарно пересекаясь, образуют неко торый треугольник MNP (см. рис. 278). Ясно, что при рассматри- ваемом повороте точка М пересечения отрезков АА, и ВВ, ото- 234
бражается в точку N пересечения отрезков ВВ и СС,- Аналогич- но точка N отображается в точку Р пересечения отрезков СС, и AAt, а точка Р — в точку М Следовательно, MN = NP = РМ, т. е. треугольник MNP равносторонний. Комментарии и рекомендации по решению задач повышенной трудности 1185. Векторы АС и СВ имеют координаты: АС{х — х{;у— у } и СВ {х2 — х;у2 — у}. По условию задачи АС = кСВ и AC ft СВ, по- этому АС = КС В Отсюда получаем: х—х, = Х(х2—х), у — ух = К{у2—у), и, следовательно, так как 1-|-Х=#=0, Xt + Xx, _У| + Ху2 1+х 1 у 14-х ‘ 1186. Пусть А|В, — медиана треугольника А,А2А3, а М (х; у) — точка пересечения его медиан. Так как В — середина отрезка АцАз, то В, Используя задачу 1185 и учитывая, что А,=-7757 = 2, получаем: ли ои Х,4-Х, х.4-2 ~ , , , _ 1 2 _ х,-|-х24-х3 _»|+л+л Х~ 14-2 3 ’ У 3 1189. Пусть В(х,; уА)—центр масс системы двух точек А, и А2 с массами тх и т2. Тогда согласно определению центра масс точка В лежит на отрезке А,42 и справедливо равенство А\В-тх = ВАз-Шъ откуда -gr-=^- По формулам задачи 1185 по- лучаем: __т,у| 4- Отдуд Х* т,4-»п2 ' У* mt + mj Пусть С(х; у)—центр масс системы трех точек А,, А2 и А3 с массами тх. т2 и т3. Тогда A3C-m3=CB(/n1-|-m2), откуда Л2С т, 4- /Яа СВ т3 и снова по формулам задачи 1185 находив т,х, 4- w2Xa 4- m2x3 _ т,у, 4- тдУ24- ~ m|4-ma4-ms ’ У~ т,4-т24-т3 1191. а) Воспользуемся указанием к решению задачи, дан- ным в учебнике. Пусть L — линия, заданная уравнением Ах+В0 + С=О, (1) 235
а Л4о(-*Ь; у)—некоторая ее точка. Возьмем точки M|(x0—А; у0~ В) и Л1?(х0+Д; у0 + ^) и. пользуясь формулой (2) п. 92, напишем уравнение серединного перпендикуляра I к от- резку MtM2 (рис. 279): (х — х0+А У+(у — у0 4- В )2=(х—Хо—A Y 4- (У — Уо — В f. Упростив это уравнение, получаем: А (х—Хо) + В(у — уо)=0, или Ах+Ву+(— Axq— Вуо)=0. Так как M0£L, то —Дхо— Ву0=С. Таким образом, полученное уравнение принимает вид (1), поэтому линии L и / совпадают, т. е. L — прямая линия. 1193. Введем обозначения для координат точек А, В, С и М: Л (х,; yt), В(х2, у2), С(х3; у3), М (х; у). Тогда уравнение иско- мого множества точек можно записать в виде а((х-х1)24-(!/ — У|)2)4-₽((х—х2)24-(у—»2)2)+ 4-Y((x—х3)24-(^ — y3f}=o. (I) где о — заданное число, или (a4-₽4-Y)x24-(n4-₽4-Y)y2—2(aJti + ₽x24-YX3)x— - 2 (<ц/, 4-4-Yf/з) У 4-ax? 4-ay? 4-₽х£ 4-4-Y-*3 4-Y/4 = о а) a4~₽4-Y=/=0- Разделим почленно уравнение (1) на a4-04-Y и приведем его к виду / пх,+ рхг+ухзу / ay, + Ру2+тУз\а_ \ <» + ₽ + ? / \ » + Р + т / _ a—a*?—ay?— Рх?—Ру?—ух?—ту? _/“Х| + ₽*з+Т*з\2 , /«Wi + Рй+?Уз\2 а + Р4-Т а + Р+т / а + Р+т / Обозначим число, стоящее в правой части полученного уравне- ния, буквой k. Возможны три случая: 1®. k>0. Искомое множество точек есть окружность. ₽ис. 280 236
2е. Л=0 Искомое множество состоит из одной точки. 3°. k<ZQ. Искомое множество точек — пустое множество. б) а + р-|-у = О. В этом случае уравнение (1) имеет вид: Дх-|-ву4-С=0, где А и В — коэффициенты при х и у, а С — свободный член. Возможны три случая. Iе. Хотя бы один из коэффициентов А и В отличен от нуля. Искомое множество есть прямая (см. задачу 1191,а). 2°. А —В, С = 0. Искомое множество есть вся плоскость. 3°. А = Д = 0. С¥=0 Искомое множество есть пустое множе- ство. 1196. а) Введем систему координат так, как показано на ри- сунке 280 точки А и В имеют координаты (—а, 0) и (а; 0), где а=~АВ. Точка М (х, у) принадлежит искомому множеству тог- да и только тогда, когда AM = kBM, т. е. AM2 = k2BM2, или (х+af у2=k2 (х—af+kPy2. Это уравнение приводится к виду Итак, искомое множество точек при любом представляет собой окружность с центром А, 1 — а-—, 01 радиуса ——— . Одна из окружностей при Л<1 изображена на рисунке 280. б) Для доказательства второго утверждения, используя тео- рему, обратную теореме Пифагора, достаточно доказать, что Д,С2=г2-|-/?2. где С — центр произвольной окружности, проходя- щей через точки А и В, R — ее радиус, г=———радиус окружности Аполлония с центром А,. Центр любой окружности, проходящей через точки Л и В, лежит на оси Оу, поэтому точка С имеет координаты (0; с), и, следовательно, R3 = CA2=a2+c2, Д1С2=а2Н±^-|-г. I I К f Используя эти выражения, получаем: Д,С2=г2+^ 498. Пусть Z-AOB = tf (рис. 281 Тогда S'MB=-^OA-OB*sin <р, 5овс=1 Ofl-OC-sin (180°-ф)= =»ОВ-ОС-sin ф, $оос=-£ ОС-OD-sin ф. 237 Рис. 281
S(md=-£ О A -OD- sin (180е — <p)=2. О A -OD-sin <r Поэтому SOAB' SODC=— О A • OD • ОС-OB • sin2 <p —Soec'^oxo- По условию Sooc=SOec*SO4o, следовательно, Sooc=Soxb ' Sodo откуда Sodc=Soab' Значит, Sabo—$олв + $oad = $ooc 4“ So ad—S.\co- Треугольники ABD и ACD имеют общее основание AD. Поэтому из равенства их площадей следует равенство их высот ВИ и СК А это означает, что BC^AD, т. е. четырехугольник ABCD — тра- пеция или параллелограмм. 1199. Пусть ABCD — произвольный четырехугольник, АВ = а, BC = b, CD = c, DA = d (рис. 282, а). Докажем сначала, что S^-^- (abcd). Пусть точки В и D лежат по разные стороны от прямой АС. Тогда 5 = 5лвс4-5лсо=|а* sin B+±cd sin D*£±(ab + cd). Это неравенство верно и в том случае, когда вершины В и D ле- жат по одну сторону от прямой АС (рис. 282,6), так как в этом случае SABCD<.SABtCD^^(ab-)-cd), где fi, — точка, симметрич- ная точке В относительно прямой АС. Для решения исходной за- дачи разрежем четырехугольник ABCD по диагонали АС, «пере- вернем» треугольник АВС и «приложим» его к треугольнику ACD «другой стороной» (рис. 282, в). Записав доказанное нера- вество для полученного четырехугольника, получим: Sc|(fiC-CD4-AflAD)=|(ac + M). 238
1200- Первый способ. Так как В A,:AtC = c:b (см. зада- — ♦ — » чу 535), то согласно задаче 806 ЛД,=—~ • Отсюда: АА" • дТ — ^B2+f?M?+2bc'ABAC = '* 1 (b+cf бМ+сУ+гьМсовЛ _Д/2Ь’с2(1 4-cos Л) >ИЛИ ДД.= —---------- = (Н<У д V~ ~ 2Ьс • cos — l+cosd __ 2 ~ b+c 2 Ь+с ' Второй способ. См. решение задачи 1063. 1202. Пусть S — площадь данного четырехугольника. Тогда S=^ab sin a-|--jcdsin(l80o—a)=-^(ab + cd)sin a (рис. 283). Квадрат диагонали, противолежащей углам а и 180° — а, вычис- ляется по формулам x*=a2+b2 — 2ad-cos а и x2=c2-)-d2+2 cd-cos а. откуда Далее, а'+ь'-с»-# cos а=—:------------- 2 (afc + cd) sin а=V1 — cos2 а 4(afe-f-cd)J где р _ 2~У(р—д)(р—с)(р—<<) ab + cd + c + <f . Итак, S=yJ(p — a)(p — b)(p~c)(p — d). 1205. Согласно задаче 1033 >4C = 2/?sin₽, где R — радиус описанной окружности. Выразим R через S и р. Треуголь- ники ОВС и ОВМ имеют общую высоту (рис. 284), поэ- 239
sobm ВМ y W~ec ’ откуда (1) Аналогично BN с OBN—> ~ДЁ"Л<'*В (2) Из прямоугольного треугольника АВМ находим ВМ = AB-cos 0, а из треугольника BCN BN = ВС-соь0 Согласно задаче 1033 AB = 2RsinC, BC = 2RsinA. Наконец, Z.COB = 2Z.A и Z-AOB = 2Z.C, так как центральные углы АОВ и СОВ опираются на те же дуги, что и вписанные углы С и А. Следовательно, ^овс=~2~ s*n 2А = R2 s’n Л cos и $олв=_2" sin 2С = R2 sin С cos С. Подставив все найденные выражения в равенства (1) и (2) и ело жив их, получим: S = S0BM 4-S0BN = R2 cos 0(sin C cos A + sin A cos C)= = P2cos 0 sin (A 4*C)=/?2cos 0-sin 0 Отсюда и, следовательно. 1206. Обозначим буквой Р точку пересечения высот треуголь- ника АВС, буквой О центр описанной около него окружности (рис. 285, а) и докажем сначала, что АР = 2ОМ. Пусть Af,— середина стороны АВ, тогда Д OMAIjCo Д РАС (их стороны соответственно параллельны). Так как AC = 2MMf (MMt — средняя линия треугольника АВС), то АР = 2ОМ. Най- дем ОМ Пусть прямая AN пересекает описанную около тре- угольника окружность в точке Е (рис. 285,6). Тогда OE.LBC и МеОЕ. Прямоугольные треугольники AHN и EMN равны (MN = NH по условию, углы при вершине N равны как вертикальные), поэтому AN = NE, а значит, ON— медиана равнобедренного треугольника АОЕ и тем самым его высота. Следовательно, Z-0NM+£ A NH = 90°. Но HAN + Z.ANH =9Q°, поэтому Z.ONM = Z.HAN, откуда следует, что £,OMNсо & NHA. Из подо- х ОМ MN бия этих треугольников получаем и, следовательно. 240
ОМ='**“!И л 4Л • Из прямоугольного треугольника АМН находим MH7=t2-~hi Итак, ОМ = ? * , а значит, . 4Л ’ 2Л 1218. а) Пусть R и г — радиусы данных концентрических окружностей (R>r), a S — площадь ограниченного ими кольца. Тогда 5 = л(/?2—г2). Если х—радиус искомой окружности, то S = nx2, поэтому х2 = /?2—г2. Следовательно, для построения от- резка х достаточно построить прямоугольный треугольник с ги- потенузой R и катетом г. 1219. Пусть точка М лежит на серединном перпендикуляре к отрезку АВ и не лежит на прямой АВ, М, — та точка, в кото- рую отображается точка М при данном движении g. Из равенств MtA = МВ, М,В = МА, МВ = МА следует, что MtA = М,В, т. е. точ- ка Mi лежит на том же серединном перпендикуляре. Кроме того, AM = AMt, ВМ = ВМ,, а значит, либо точки М и М, совпадают, либо точки А и В лежат на серединном перпендикуляре и отрез- ке ММ, и тогда середина отрезка ММ, совпадает с серединой О отрезка АВ. В первом случае треугольник АВМ при движении g отображается на треугольник ВАМ. Но такое отображение мож- но осуществить при помощи осевой симметрии с осью ОМ, а со- гласно задаче 1156 движение, совмещающее указанные тре- угольники, единственно. Следовательно, g — осевая симметрия. Во втором случае точка О — середина отрезка ММ,, а движение g, совмещающее равные треугольники АВМ и ВАМ,, является центральной симметрией с центром О 1221. Пусть ABCD и Л|В,С|О| — параллелограммы, О и О,— точки пересечения их диагоналей (рис. 286), ЛС=Л|С„ BD = B,D„ Z.AOB= Z.A,O,B,. Из равенства диагоналей сле- 241
дует, что OA = OIAI, OB = OiBt. Следовательно, дДОВ = = ДД|О|В|, поэтому существует движение, при котором точка А переходит в А„ точка О — в Ot и точка В — в В, (задача 1156) Так как при движении прямая отображается на прямую, то при указанном движении прямая АО отображается на пря- мую Л|О|, прямая ВО — на прямую В|О(, а так как при движе- нии сохраняются расстояния между точками, то точка С перехо- дит в точку С), а точка D — в точку D Итак, при указанном движении вершины параллелограмма ABCD совмещаются с вер- шинами параллелограмма Д|В|С(В|, поэтому совмещаются и со- ответствующие стороны этих параллелограммов. Следовательно, данные параллелограммы равны. 1222. Рассмотрим две трапеции ABCD и А}ВХС^ОХ с основаниями АВ, DC и A,B„ DtCi (рис. 287), у которых АВ = Д|В|, BC = BtCt, CD = CtDi, AD^AfD,. Пусть AB>CD. На сторонах АВ и А,В| возьмем такие точки Е и £ь что AE — CD и Д|Е( = С|О|. Тогда BE — BiEt, а четырехугольники AECD и Д|Е|С|О) — параллело- граммы (их противоположные стороны равны и параллельны), поэтому СЕ = С{Е1. Согласно задаче 1156 существует движение, при котором точки В, С, Е отображаются в точки В(, С(, £(. При этом движении точка А отображается в точку А । (так как луч ЕА отображается в луч £^, и £4 = £|Д(), а прямая CD — в прямую С(О| (так как CD\\BE, CfD^B^Ei, см. задачу 1151). Аналогично, прямая AD отображается в прямую A|D|, поэтому точка D ото- бражается в точку Dp Итак, все вершины трапеции ABCD ото- бражаются в вершины трапеции А В}С Dltпоэтому эти трапеции равны.
Рис. 289 1227. Пусть данные окружности пересекаются в двух точках, /И — одна из этих точек, О и О| — центры окружностей и АВ — ис- комый отрезок (рис. 288). При симметрии относительно точки М точка А окружности с центром О отображается в точку В, а са- ма окружность — на окружность, пересекающую окружность с центром О( в точке В. Следовательно, для решения задачи нуж но построить окружность, симметричную окружности с центром О относительно точки М, через точку В ее пересечения с окружно- стью с центром О| провести прямую МВ и отметить точку А пе- ресечения прямой с первой окружностью. Отрезок АВ искомый. 1229. Анализ. Пусть ABCD — искомая трапеция с основа- ниями АВ и CD (причем CD>AB) (рис. 289), Е — точка, в кото- рую отображается вершина D при параллельном переносе на вектор АВ. В треугольнике ВСЕ стороны ВС и BE = AD даны, а сторону CE = CD — AB легко построить по данным сторонам АВ и CD. Значит, треугольник ВСЕ можно построить. Построение. Строим сначала треугольник ВСЕ по трем сторонам, а затем достраиваем его до трапеции ABCD. Об аксиомах планиметрии (2 ч) При завершении курса планиметрии в конце IX класса два урока отводятся на ознакомление учащихся с аксиоматическим методом, в частности с системой аксиом, которые положены в основу изученного курса геометрии. На первом уроке желательно провести с учащимися беседу об аксиоматическом методе в геометрии. В связи с этим необхо- димо напомнить им некоторые факты о возникновении и разви тии геометрии. Для этой беседы рекомендуется использовать приложения 1 и 3 учебника: «Об аксиомах планиметрии» и «Некоторые сведения о развитии геометрии», а также дополни- тельную литературу. В зависимости от уровня подготовки класса на втором уроке можно разобрать один или два примера теорем, которые в курсе 243
были доказаны на основе наглядных представлений, и доказать их с использованием принятых в учебнике аксиом. Один из таких примеров (теорема, выражающая первый признак равенства треугольников) разобран в приложении I учебника. Повторение. Решение задач (II ч) При повторении курса геометрии необходимо сконцентриро- вать внимание учащихся на узловых вопросах программы. Основные факты планиметрии и применяемые в ней методы можно сгруппировать по следующим темам: «Треугольник» (3 ч), «Окружность» (2 ч), «Четырехугольники, многоугольники» (3 ч), «Векторы, метод координат, движения» (3 ч). Рассмотрение этих вопросов может включать обобщение и си- стематизацию сведений об основных свойствах геометрических фигур, доказательство отдельных теорем, решение комплексных задач. При повторении полезно обращать внимание учащихся на различные методы геометрических доказательств. В зависимости от подготовки класса повторение можно проводить по всем или отдельным вопросам рассматриваемой темы. Ниже дается подбор задач для организации итогового повто- рения по указанным выше темам Треугольник Основные вопросы программы: равенство и подобие тре- угольников, сумма углов треугольника, равнобедренный тре- угольник, прямоугольный треугольник, площадь треугольника. Задачи 1. В треугольниках АВС и DEK AB = DE, AC = DK, ВР = ЕМ, где Р и М— середины сторон АС и DK. а) Докажите, что £±АВС= £±DEK. б) Найдите ВЛвс, если ЕМ=3 см, см, ^-ЕМК= 135°. 2. В треугольниках АВС и Д|В|С( ДС = Д|С|, ВС = ВХСЪ 80 = 8,0^ где BD и BtDt — высоты треугольников, при- чем точки D и D| лежат на отрезках АС и Д(С|. а) Докажи- те, что ДДВС= дД^Ср б) Найди- те радиус окружности, описанной око- Е/ ло треугольника B}D}Ct, если извест- * / о но, что ВО = 6 см, ОС = 8 см. в) Най- А j — Дите угол Д если BD = 6 см, /у DC=8 см. / \ / 3. На рисунке 290 АВ = АС, AD— / VZ биссектриса угла ЕАС. а) Докажите, что / /V* ДЛЦВС. б) Найдите отношение пло- g / L щадей треугольников ADM и КМС, если U AM =5 см, МС = 3 см. в) Найдите SMkc' Рис. 290 если Samu-Q- 244
4 На рисунке 291 АВС — прямоугольный А треугольник с гипотенузой АВ, DE Л_АВ. а) Дока- к жите, что треугольники АВС и DAE подобны \ б) Найдите катеты треугольника АВС, если АВ = 13 см, Д£ = 5,2 см, D£ = 2 см. в) Докажите, ® \ что около четырехугольника BDEC можно опи- \ сать окружность. \ 5. В прямоугольном треугольнике АВС прове \ дена высота CD к гипотенузе АВ, CD = a, \ ц AD = b. Найдите: а) ВС; б) радиус окружности, рис. эд вписанной в треугольник АВС; в) отношение пло- щадей треугольников ADC и АСВ. 6. В треугольнике АВС ЛВ=14 см, ЛС=15 см, ВС=13 см Найдите: а) длину меньшей высоты треугольника; б) площадь треугольника ADC, если AD — биссектриса треугольника АВС; в) медиану АЕ треугольника АВС. 7. С помощью циркуля и линейки постройте треугольник АВС по сторонам АВ и АС и высоте, проведенной к АС. 8. Площадь треугольника АВС равна Q. Найдите площадь треугольника ДОВ„ где О — точка пересечения медиан тре- угольника АВС, а В, — середина стороны АС. 9. С помощью циркуля и линейки постройте равнобедренный треугольник АВС по основанию АС и углу В и биссектрису BD внешнего угла этого треугольника при вершине В. Окружность Основные вопросы программы: окружность и круг, касатель- ная к окружности и ее свойства, окружность, описанная около треугольника, окружность, вписанная в треугольник Задачи I. Хорда АВ окружности радиуса 4 см видна из центра под углом 90°. Найдите: а) хорду АВ и расстояние от центра окруж ности до этой хорды; б) углы треугольника АВС, где С — точка, расположенная на большей дуге АВ окружности так, что '-'АС; '-'СВ = 5:4; г) хорду ВС. 2. Две взаимно перпендикулярные хорды АВ и CD окружно- сти пересекаются в точке К, причем AK = G см, ВК = 32 см, KD = 24 см. Найдите: а) хорды BD и CD; б) расстояние от точки А до прямой BD; в) радиус данной окружности. 3. Треугольник АВС с углом В, равным 135°, вписан в окруж- ность с центром О и радиусом R = \Q~\j2 см. Найдите: а) сторону АВ; б) сторону АВ и SABC, если известно, что Z. А СВ = 30°. 4. Точки М, D и К лежат на окружности, угол DMK равен 45°, хорда DK равна 12 см. Найдите: а) радиус данной окружно- сти; б) угол MKD, если известно, что DM =6^6 см. 245
5. Радиус окружности, вписанной в равнобедренный тре- угольник АВС с основанием АС, равен 3 см, КВ4-4 см, где К — точка касания окружности с боковой стороной Найдите: а) сто- рону АС; б) угол ВАС; в) радиус окружности, описанной около треугольника АВС. 6. В равнобедренный треугольник АВС с основанием АС впи- сана окружность, касающаяся сторон АВ и ВС в точках М и Н. а) Докажите, что &МВНсо Д.АВС. б) Найдите Z.BAC и ради- ус окружности, если АВ = 2 м, МН=\ м. Четырехугольники. Многоугольники Основные вопросы программы: параллелограмм и его свой- ства, признаки параллелограмма, прямоугольник, ромб, квадрат и их свойства, трапеция, многоугольник, правильные много- угольники. Задачи 1. На рисунке 292 AEFC — прямоугольник, АС= 10 см, АЕ = 3 см, ВМ=АМ. а) Докажите, что MN — средняя линия тре- угольника АВС. б) Найдите в) Найдите SABC. 2. В параллелограмме ABCD биссектриса угла А пересекает сторону ВС в точке Е, АВ = а, AD = b. Найдите: а) отрезки BE н ЕС; б) отрезки ВК и KD и SABE, если К — точка пересечения АЕ и BD, a ZH=60®. 3. На рисунке 293 ABCD — параллелограмм, Z 1 = Z 2 а) Докажите, что четырехугольник BFDK — параллелограмм, и найдите его площадь и периметр, если KF=IO см, BD = 6 см, Z_KOD = 150°. б) Каким условиям должны удовлетворять отрезки KF и BD, чтобы параллелограмм BFDK был прямоугольником (ромбом, квадратом)? 4. Меньшая диагональ параллелограмма перпендикулярна к его стороне, а высота, проведенная из вершины тупого угла, де- лит большую сторону на отрезки, равные 9 см и 16 см. Найдите: а) стороны и высоту параллелограмма, проведенную из вершины тупого угла; б) диагонали параллелограмма; в) площадь парал- лелограмма. 5. В параллелограмме ABCD проведена биссектриса АК угла А, точка К делит сторону ВС на отрезки ВК = 4 см и КС = Рис 292 Рис 293 246
= 2~\j2 см. Расстояние между па- раллельными прямыми AD и ВС равно 2 у/2 см. Найдите: а) углы па- раллелограмма; б) площадь тре- угольника АВС', в) радиус окружно- сти, описанной около треугольни- ка DKC. 6. На рисунке 294 точки М, N, Р и Q — середины сторон четырех- угольника ABCD, АС= 10 см, BD = Рис. 294 = 18 см. а) Докажите, что MNPQ — параллелограмм, и найдите его периметр, б) Найдите площади четырехугольников ABCD и MNPQ, если Z. ВОС = 60°. 7. В равнобедренную трапецию, основания которой равны 2 см и 8 см, вписана окружность. Найдите: а) боковую сторону трапеции; б) радиус вписанной окружности; в) площадь трапеции. 8. В равнобедренной трапеции с основаниями AD и ВС Z.D=60°, ВС= 12 см, а А ВС А =30°. а) Докажите, что треуголь- ник АВС равнобедренный, б) Найдите радиус окружности, оп»' санной около треугольника ACD. в) Найдите площадь трапеции ABCD. 9. В ромб, сторона которого равна диагонали и равна а, впи- сана окружность, а в эту окружность вписан правильный тре- угольник. Найдите: а) радиус окружности; б) сторону треуголь- ника; в) площади ромба, круга и правильного треугольника. 10. Каждый угол правильного л-угольника А^А2 — А* равен 150°. а) Найдите число сторон этого многоугольника, б) Найдите Z.Лв) Докажите, что треугольник AtA3B подобен треуголь нику А(>А10В, где В — точка пересечения диагоналей А^к и Ду410 этого многоугольника. 11. Внешний угол правильного л-угольника Яр42 ... А„ в три раза меньше угла этого многоугольника, а) Найдите число сто- рон этого многоугольника, б) Найдите Z-A^Ag. в) Докажите, что четырехугольник A^gAgAg— равнобедренная трапеция. Векторы, метод координат, движения Основные вопросы программы вектор, длина вектора, сложе- ние векторов и его свойства, умножение вектора на число и его свойства, коллинеарные векторы, прямоугольные координаты то- чек на плоскости, формула расстояния между двумя точками плоскости с заданными координатами, координаты середины от резка, уравнения окружности и прямой, применение векторов и метода координат к доказательству теорем и решению задач. Движения. 247
Задачи 1. Четырехугольник ABCD задан координатами своих вер- шин: А ( —3; — 2), В ( — 1; 2), С(2; 2), D (4; —2). а) Найдите коор- динаты середин сторон этого четырехугольника, б) Докажите, что середины сторон четырехугольника ABCD являются верши- нами ромба, и найдите площадь этого ромба 2. а) Определите вид четырехугольника ABCD, если BC=^AD, и выразите вектор CD через векторы АВ = а и ~AD = Ь. Выразите векторы A/V DM и через векторы а и Ь, если М, N, Р и Q — середины сторон АВ, ВС, CD и AD в) Определите вид четырехугольника MNPQ. 3. Дан правильный шестиугольник ABCDEF со стороной а. Найдите скалярное произведение векторов: a) AB-AF, б) ABDE, в) АВ-DC, г) ~AB-BD. 4. Найдите косинусы углов треугольника АВС, если Л(1; 3), fl (8; 2), С (5; -1). 5. В параллелограмме ABCD диагональ BD равна стороне ВС, точка М — середина стороны ВС, отрезок DM перпендику- лярен к диагонали АС. Найдите углы параллелограмма. 6. Две окружности радиуса г с центрами О, и О2 касаются друг друга в точке М. На первой окружности отмечена точка А, а на второй — точка В так, что хорды AM и ВМ взаимно перпен- дикулярны (рис. 295). Докажите, что: а) при параллельном пе реносе на вектор OtO2 отрезок АС отображается на отрезок ВМ б) ЛА = 2 г. 7. На сторонах правильного треугольника построены квад- раты (рис. 296). Докажите, что центры этих квадратов являются вершинами правильного треугольника.
Приложение ПОЧАСОВОЕ ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА (ВТОРОЙ ВАРИАНТ ПРОГРАММЫ) VII класс Глава I. Начальные геометрические саедеииа 10 $ I. Прямая и отрезок 1 § 2. Луч и угол I § 3. Сравнение отрезков и углов I § 4. Измерение отрезков 2 $ 5. Измерение углов I § 6. Перпендикулярные прямые 2 Реше ние задач 1 Конт рольная работа № I 1 Глава II. Треугольники 17 S I. Первый признак равенства треугольников 3 $ 2. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника 3 $ 3. Второй н третий признаки равенства треугольников 4 § 4. Задачи на построение 3 Решение задач 3 Контрольная работа № 2 I Глава III. Параллельные прямые 13 $ I. Признаки параллельности двух прямых 4 § 2. Аксиома параллельных прямых 5 Решение задач 3 Контрольная работа N* 3 I Глава IV. Соотношения между сторонами и углами треугольника 18 § 1. Сумма углов треугольника 2 S 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 3 Контрольная работа № 4 I § 3. Прямоугольные треугольники 4 § 4. Построение треугольника по трем элементам 4 Решение задач 3 Контрольная работа № 5 I Повторение. Решение задач 10 Всего 68 VIII класс Вводное повторение 2 Глава V. Четырехугольники 14 § I. Многоугольники 2 § 2. Параллелограмм и трапеция 6 § 3. Прямоугольник. Ромб. Квадрат 4 Решение задач I Контрольная работа № I I Глава VI. Площадь 14 $ I Площадь многоугольника 2 § 2. Площади параллелограмма, треугольника и трапеции 6 § 3. Теорема Пифагора 3 Решение задач 2 Контрольная работа М» 2 I 249
Глава VII. Подобные треугольники 19 § 1. Определение подобных треугольников 2 $ 2. Признаки подобия треугольников 5 Контрольная работа № 3 I § 3. Применение подобия к доказательству теорем и решению задач 7 § 4. Соотношения между сторонами и углами прямоугольного тре угольника 3 Контрольная работа W 4 I Глава VIII. Окружность 17 § I Касательная к окружности 3 § 2. Центральные и вписанные углы 4 § 3. Четыре замечательные точки треугольника 3 $ 4. Вписанная и описанная окружности 4 Решение задач 2 Контрольная работа W 5 I Глава IX. Векторы 12 $ I Понятие вектора 2 § 2. Сложение и вычитание векторов 4 § 3. Умножение вектора на число Применение векторов к решению за- дач 4 Решение задач 1 Контрольная работа № 6 1 Повторение. Решение задач в Всего 84 IX класс Вводное повторение 2 Глава X. Метод координат 12 § 1. Координаты вектора 3 § 2. Простейшие задачи в координатах 3 § 3. Уравнения окружности и прямой 3 Решение задач 2 Контрольная работа № I 1 Глава XI. Соотношения между сторонами и углами треугольника. Скаляр- ное произведение векторов 17 § 1. Синус, косинус и тангенс угла 3 5 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 6 $ 3. Скалярное произведение векторов 4 Реше ние задач 3 Конт рольная работа М 2 1 Глава XII. Длина окружности и плошадь круга 12 5 I. Правильные многоугольники 4 § 2. Длина окружности и плошадь круга 4 Решение задач 3 Контрольная работа № 3 I Глава XIII. Движения 12 § 1. Понятие движения 4 § 2. Параллельный перенос и поворот 4 Решение задач 3 Контрольная работа N 4 I Об аксиомах планиметрии 2 Повторение. Решение задач II Всего 68 250
ПОЧАСОВОЕ ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА (ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ПРОГРАММЫ) VII класс Глава I. Начальные геометрические сведении 7 $ I, § 2. Прямая и отрезок Луч н угол 1 § 3. Сравнение отрезков и углов I § 4, $ 5. Измерение отрезков. Измерение углов 2 § 6. Перпендикулярные прямые I Решение задач I Контрольная работа Nt I I Глава II. Треугольники 14 § I. Первый признак равенства треугольника 3 § 2. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника 3 $ 3. Второй и третий признаки равенства треугольников 3 § 4. Задачи на построение 2 Решение задач 2 Контрольная работа Nt 2 I Глава III. Параллельные прямые 0 § I. Признаки параллельности двух прямых 3 § 2. Аксиома параллельных прямых 3 Решение задач 2 Контрольная работа № 3 1 Глава IV. Соотношения между сторонами и углами треугольника 16 § I. Сумма углов треугольника 2 $ 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 3 Контрольная работа Nt 4 I § 3. Прямоугольные треугольники 4 § 4. Построение треугольника по трем элементам 2 Решение задач 3 Контрольная работа W 5 1 Повторение. Решение задач 4 Всего SO VIII класс Глава V. Четырехугольники 14 § I Многоугольники 2 § 2. Параллелограмм и трапеция 6 S 3. Прямоугольник. Ромб. Квадрат 4 Решение задач I Контрольная работа Nt I I Глава VI. Площадь 14 § I Площадь многоугольника 2 § 2. Площади параллелограмма, треугольника и трапеции 6 $ 3. Теорема Пифагора 3 Решение задач 2 Контрольная работа Nt 2 I Глава VII. Подобные треугольники 19 § 1. Определение подобных треугольников 2 § 2. Признаки подобия треугольников 5 Контрольная работа Nt 3 I § 3. Применение подобия к доказательству теорем и решению задач 7 251
§ 4 Соотношения между сторонами и углами прямоугольного треуголь ника 3 Контрольная работа N 4 I Глава VIII. Окружность 17 § 1. Касательная к окружности 3 $ 2. Центральные н вписанные углы 4 § 3. Четыре замечательные точки треугольника 3 § 4. Вписанная и описанная окружности 4 Решение задач 2 Контрольная работа Aft 5 1 Повторение. Решение задач 4 Всего 68 IX класс Вводное повторение 2 Глава IX. Векторы 9 § I. Понятие вектора 2 § 2. Сложение и вычитание векторов 3 $ 3. Умножение вектора на число. Применение векторов к решению за- дач 4 Глава X. Метод координат II § 1. Координаты вектора 2 Решение задач 1 Контрольная работа Aft I 1 § 2. Простейшие задачи в координатах 2 § 3. Уравнения окружности и прямой 3 Решение задач 2 Глава XI. Соотношения между сторонами и углами треугольника 12 § I. Синус, косинус и тангенс угла 3 § 2 Соотношения между сторонами и углами треугольника 6 Решение задач 2 Контрольная работа № 2 I Глава XII. Длина окружности и площадь круга 12 $ 1. Правильные многоугольники 4 S 2. Длина окружности и площадь круга 4 Решение задач 3 Контрольная работа Aft 3 I Глава XIII. Движении 12 $ I. Понятие движения 4 § 2. Параллельный перенос и поворот 4 Решение задач 3 Контрольная работа Aft 4 I Об аксиомах планиметрии 2 Повторение. Решеиие задач 8 Всего 68
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 3 VII класс Глава I. Начальные геометрические сведеиив 5 § 1. Прямая и отрезок § 2. Луч и угол 9 $ 3. Сравнение отрезков и углов 10 § 4. Измерение отрезков 11 § 5. Измерение углов ... 14 § 6. Перпендикулярные прямые 15 Решение задач ... 17 Контрольная работа № 1 — Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 18 Комментарии и рекомендации по решению задач главы 1 19 О первом варианте тематического планирования учебного материала главы I 21 Глава II Треугольники .... 22 $ 1. Первый признак равенства треугольников 23 $ 2. Медианы, биссектрисы и высоты треугольника 26 § 3. Второй и третий признаки равенства треугольников 28 § 4. Задачи на построение 33 Решение задач 35 Контрольная работа № 2 37 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 38 Комментарии и рекомендации по решению задач главы II 39 О первом варианте тематического планирования учебного материала главы II .44 Глава III. Параллельные прямые § 1. Признаки параллельности двух прямых 45 § 2. Аксиома параллельных прямых 48 Решение задач 51 Контрольная работа № 3 53 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 54 Комментарии и рекомендации по решению задач главы III 55 О первом варианте тематического планирования учебного материала главы III 56 Глава IV. Соотношения между сторонами и углами треугольника 57 § I Сумма углов треугольника § 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 59 Контрольная работа М» 4 63 § 3. Прямоугольные треугольники 64 § 4. Построение треугольника по трем элементам 67 Решение задач ... .68 Контрольная работа Nt 5 ... . .... ... 69 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 70 Комментарии и рекомендации по решению задач главы IV 71 О первом варианте тематического планирования учебного материала главы IV 74 Повторение. Решение задач — Комментарии и рекомендации по решению задач повышенной труд- ности ......................................................... — 253
VIII класс Уроки вводного повторенив 79 Глава V. Четырехугольники § 1. Многоугольники .... 80 S 2. Параллелограмм и трапеция 83 § 3. Прямоугольник. Ромб. Квадрат 87 Решение задач .89 Контрольная работа Mt I 90 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся — Комментарии и рекомендации по решению задач главы V 91 Глава VI. Площадь.................................................. 95 S I. Площадь многоугольника..................................... 96 § 2. Площади параллелограмма, треугольника и трапеции 99 § 3. Теорема Пифагора 103 Решение задач 105 Контрольная работа Mt 2 106 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 107 Комментарии и рекомендации по решению задач главы VI 108 Глава VII. Подобные треугольники 113 $ 1. Определение подобных треугольников 114 § 2. Признаки подобия треугольников .116 Контрольная работа Mt 3 119 $ 3. Применение подобия к доказательству теорем и решению задач — § 4. Соотношения между сторонами и углами прямоугольного тре- угольника 125 Контрольная работа Mt 4 127 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся Комментарии и рекомендации по решению задач главы VII 128 Глава VIII. Окружность 133 $ I. Касательная к окружности 134 $ 2. Центральные и вписанные углы 136 $ 3. Четыре замечательные точки треугольника 138 § 4. Вписанная и описанная окружности 141 Решение задач .... 144 Контрольная работа Мт 5 ... Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 145 Комментарии и рекомендации по решению задач главы VIII Глава IX. Векторы 153 $ 1. Понятие вектора § 2. Сложение и вычитание векторов 155 § 3. Умножение вектора на число Применение векторов к решению задач 158 Решение задач 162 Контрольная работа №6 163 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 164 Комментарии и рекомендации по решению задач главы IX . . 165 Комментарии и рекомендации по решению задач повышенной труд ности 168 Повторение. Решение задач 183 IX класс Уроки вводного повторения 184 Глава X. Метод координат 185 § 1. Координаты вектора 186 254
§ 2. Простейшие задачи в координатах 188 S 3. Уравнения окружности и прямой 191 Решение задач 193 Контрольная работа № 1 194 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 195 Комментарии и рекомендации по решению задач главы X 196 О первом варианте тематического планирования учебного материала глав IX и X 199 Глава XI. Соотношения между сторонами и углами треугольника 201 Скалярное произведение векторов § 1. Синус, косинус и тангенс угла — § 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника 204 S 3. Скалярное произведение векторов . . 207 Решение задач ... .... 210 Контрольная работа №2.......................................... 211 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 212 Комментарии и рекомендации по решению задач главы XI 213 О первом варианте тематического планирования учебного материала главы XI 215 Глава XII. Длина окружности и площадь круга 216 § 1. Правильные многоугольники . . — § 2. Длина окружности н площадь круга 219 Решение задач 220 Контрольная работа № 3 . .............. 222 Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 223 Комментарии и рекомендации по решению задач главы XII 224 Глава XIII. Движения 226 S 1. Понятие движения — § 2. Параллельный перенос и поворот 229 Решение задач ... 230 Контрольная работа №4 — Примерные варианты карточек для устного опроса учащихся 231 Комментарии и рекомендации по решению задач главы XIII 232 Комментарии и рекомендации по решению задач повышенной труд- ности 235 Об аксиомах планиметрии 243 Повторение. Решение задач 244 Приложение. Почасовое тематическое планирование учебного мате- риала (второй вариант программы) .............................. 249 Почасовое тематическое планирование учебного материала (первый вариант программы)..............................................251
Учебное издание Атанасян Левон Сергеевич Бутузов Валентин Федорович Глазков Юрий Александрович Некрасов Владимир Борисович Юдина Ирина Игоревна Изучение геометрии в 7—9 классах Пособие для учителей Зав. редакцией Г. А. Бурмистрова Редакторы Л. В Туркестанская, Л. В. Кузнецова Младший редактор Л. И. Заседателей Художники О. М Шме iee, В. А. Андрианов. Е. В. Соганова, О. П. Богомолова Художественный редактор О. П. Богомолова Технические редакторы Л. В. Марухно. Л. М Абрамова, Н. Н. Бажанова Корректор И. В. Чернова Налоговая льгота — Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93— 953000 Изд. лиц. Серия ИД X. 05824 от 12.09.01. Подписано в печать с диапози- тивов 17.03.09. Формат 60x90'/ц Бумага газетная. Гарнитура Литературная Печать офсетная. Уч -изд. л. 14.90. Тираж 3000 экз. Заказ № 28081. Открытое акционерное общество «Издательство «Просвещение». 127521. Москва. 3-й проезд Марьиной рощи. 41. Отпечатано в ОАО «Саратовский полиграфкомбинат» 410004. г. Саратов, ул. Чернышевского, 59. www.sarpkru
_____ft____ ПРОСВЕЩЕНИЕ Выпускаем ► Учебники ► Методическую литературу ► Научно-ппзнаватехьную литературу ► Словари и справочную литературу ► Hai лядные пособия и карты ► Учебные мультимедийные пособия Обучаем I (нтериет-шко \а «Просвсщсние.ги» 125*15, Москва, w Ьахтмйская, 14 Тс\. (495) 155 444В, ^29 3522, ^29 3533 I mail:officc(aintcrnct -school.ru Представляем На сайте издательства для наших партнеров, учителей и родителей ► Ката \ог выт скаемой пролч мши ► Метоvihccmic пособия, презентации, программы повышения квалификации. поурочные разработки, а\ мюкурсы mp3 ► 11н<|к>рмацнонно-цуб ХИЦИСТИЧССКИИ м*\\стень «Просвещение» ► Фор\ мы «Просвещение», «('прашивайте >твечасм’>» ► (сыхки на образовате \ьные Интернет ресурсы ► Злрсса региональных книюторпэвых структур Приглашаем к сотрудничеству ► У чрежления лоночшггс хьното пела гическопв образования и бибхиотеки с пс чью провс Кения авторских и методических семинаров ► Книготорговые структуры \\я сотрч хничества • о продвижению хитераттры изхатехьетна Издательство ( Просвещение» 2 7. , Мс. -ва. ч и пплезд Марьи41 Теп (4 . - . И а (Л www.prosv.ru Интернет-магазин Umlft ru Доставка почтой по России, курьером по Москве ’ ?чп с эсква, ул Калибре* кая 31Л Аб^с Д» (пр 5> Т - /ДОС >И] 1 1Q Ка www.umlh ru
ПРОСВЕЩЕНИЕ Учебно-методический комплект по геометрии для 7-9 классов включает: Л.С Атанасян, В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев, Э.Г. Позняк, И.И. Юдина УЧЕБНИК ДЛЯ 7-9 КЛАССОВ Л.С. Атанасян, В Ф. Бутузов, Ю.А. Глазков И.И. Юдина РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ Б.Г. Зив. В М Меилер ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Т.М. Мищенко, А.Д. Блинков ТЕМАТИЧЕСКИЕ ТЕСТЫ Л.С. Атанасян, В.Ф. Бутузов, Ю А. Глазков, В Б. Некрасов. И.И. Юдина ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ в 7 - 9 классах Б Г. Зив, В.М. Меилер, А.Г. Баханский ЗАДАЧИ ПО ГЕОМЕТРИИ для 7-11 классов