Номер 243, страница 74 - гдз по геометрии 7-9 класс учебник Атанасян, Бутузов

§ 2. Соотношения между сторонами и углами треугольника. 34. Неравенство треугольника. Глава 4. Соотношения между сторонами и углами треугольника - номер 243, страница 74.

243 Докажите, что в равнобедренном треугольнике отрезок, соединяющий любую точку основания, отличную от вершины, с противоположной вершиной, меньше боковой стороны.

Пусть дан равнобедренный треугольник $\triangle ABC$ с основанием $AC$. Это означает, что его боковые стороны равны: $AB = BC$. Пусть $M$ — любая точка на основании $AC$, которая не совпадает с вершинами $A$ и $C$. Необходимо доказать, что отрезок $BM$, соединяющий эту точку с противоположной вершиной $B$, меньше боковой стороны, то есть $BM < AB$.

Доказательство:

Рассмотрим треугольник $\triangle ABM$. Чтобы сравнить длины сторон $AB$ и $BM$, воспользуемся теоремой о соотношении сторон и углов треугольника: в треугольнике против большего угла лежит большая сторона. Следовательно, нам нужно сравнить величины углов, лежащих напротив этих сторон, — $\angle AMB$ и $\angle BAM$.

В равнобедренном треугольнике $\triangle ABC$ углы при основании равны: $\angle BAC = \angle BCA$. Угол $\angle BAM$ является тем же самым углом, что и $\angle BAC$.

Теперь рассмотрим угол $\angle AMB$. Он является смежным с углом $\angle BMC$, а также является внешним углом для треугольника $\triangle BMC$. Согласно свойству внешнего угла треугольника, его величина равна сумме двух внутренних углов, не смежных с ним: $\angle AMB = \angle MBC + \angle MCB$.

Угол $\angle MCB$ — это тот же угол, что и $\angle BCA$. Как мы установили ранее, $\angle BCA = \angle BAC = \angle BAM$. Заменим $\angle MCB$ на $\angle BAM$ в формуле для внешнего угла: $\angle AMB = \angle MBC + \angle BAM$.

По условию, точка $M$ лежит на отрезке $AC$ и не совпадает с вершиной $C$. Это означает, что отрезок $BM$ не совпадает с $BC$, и угол $\angle MBC$ имеет положительную величину, то есть $\angle MBC > 0$.

Из этого следует, что $\angle AMB$ строго больше, чем $\angle BAM$: $\angle AMB = \angle BAM + \angle MBC > \angle BAM$.

Итак, в треугольнике $\triangle ABM$ мы имеем неравенство для углов: $\angle AMB > \angle BAM$. Напротив угла $\angle AMB$ лежит сторона $AB$, а напротив угла $\angle BAM$ лежит сторона $BM$. Применяя теорему о соотношении сторон и углов, получаем, что сторона, лежащая против большего угла, длиннее: $AB > BM$.

Поскольку $AB = BC$, то и $BC > BM$. Таким образом, утверждение полностью доказано.

Ответ: Утверждение доказано. В треугольнике $\triangle ABM$, образованном боковой стороной $AB$, отрезком $BM$ и частью основания $AM$, угол $\angle AMB$ больше угла $\angle BAM$. Это следует из того, что $\angle AMB$ является внешним для треугольника $\triangle BMC$ и равен сумме углов $\angle MBC + \angle BCM$, а $\angle BCM$ равен углу при основании $\angle BAM$. Так как в треугольнике против большего угла лежит большая сторона, то $AB > BM$.