Номер 25.51, страница 184 - гдз по геометрии 8 класс учебник Мерзляк, Поляков

Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета

Авторы: Мерзляк А. Г., Поляков В. М.

Тип: Учебник

Издательство: Просвещение

Год издания: 2021 - 2026

Уровень обучения: углублённый

Цвет обложки: коричневый, оранжевый

ISBN: 978-5-09-088166-1

Допущено Министерством просвещения Российской Федерации

Глава 5. Площадь многоугольника. Параграф 25. Площадь треугольника - номер 25.51, страница 184.

№25.51 (с. 184)
Условие 2019. №25.51 (с. 184)
скриншот условия
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 184, номер 25.51, Условие 2019

25.51. На стороне $AC$ треугольника $ABC$ отметили точку $D$. Проведите через эту точку прямую так, чтобы она разбила данный треугольник на два равновеликих многоугольника.

Условие 2021. №25.51 (с. 184)

25.51. На стороне AC треугольника ABC отметили точку D. Проведите через эту точку прямую так, чтобы она разбила данный треугольник на два равновеликих многоугольника.

Решение. №25.51 (с. 184)
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 184, номер 25.51, Решение
Решение 2 (2021). №25.51 (с. 184)

Для решения задачи воспользуемся свойством медианы треугольника: медиана делит треугольник на два равновеликих (равных по площади) треугольника. Это свойство станет основой для нашего построения.

Анализ и идея решения

Пусть $S$ — площадь треугольника $ABC$. Нам нужно провести через точку $D$ на стороне $AC$ прямую, которая разделит $\triangle ABC$ на два многоугольника, площадь каждого из которых равна $S/2$.

1. Проведём медиану $BM$ из вершины $B$ к стороне $AC$. Точка $M$ является серединой $AC$. По свойству медианы, площади треугольников $ABM$ и $CBM$ равны:

$S_{ABM} = S_{CBM} = S/2$.

2. Искомая прямая должна проходить через точку $D$. Пусть эта прямая пересекает одну из сторон треугольника (либо $AB$, либо $BC$) в точке $E$. Рассмотрим два возможных случая расположения точки $D$ на стороне $AC$.

Случай 1: Точка $D$ лежит на отрезке $AM$. (Если $D$ совпадает с $M$, то искомая прямая — это сама медиана $BM$).
Предположим, искомая прямая $DE$ пересекает сторону $BC$ в точке $E$. Эта прямая делит $\triangle ABC$ на четырехугольник $ABED$ и треугольник $DEC$. Мы хотим, чтобы площадь четырехугольника $ABED$ была равна $S/2$. Так как $S_{ABM}$ также равна $S/2$, мы можем записать равенство:

$S_{ABED} = S_{ABM}$

Распишем площади обеих фигур через площади составляющих их треугольников:

$S_{ABD} + S_{BDE} = S_{ABD} + S_{BDM}$

Отсюда следует, что $S_{BDE} = S_{BDM}$.

Треугольники $BDE$ и $BDM$ имеют общее основание $BD$. Равенство их площадей означает, что их высоты, проведенные к этому основанию, равны. Это возможно только в том случае, если прямая $ME$, соединяющая их вершины $M$ и $E$, параллельна общему основанию $BD$.

Случай 2: Точка $D$ лежит на отрезке $MC$.
Предположим, искомая прямая $DE$ пересекает сторону $AB$ в точке $E$. Эта прямая делит $\triangle ABC$ на треугольник $ADE$ и четырехугольник $DBCE$. Мы хотим, чтобы площадь треугольника $ADE$ была равна $S/2$. Так как $S_{ABM} = S/2$, мы можем записать равенство:

$S_{ADE} = S_{ABM}$

Треугольники $ADE$ и $ABM$ имеют общий угол при вершине $A$. Их площади связаны соотношением $S = 1/2 \cdot a \cdot b \cdot \sin\gamma$. Таким образом:

$\frac{1}{2} AD \cdot AE \cdot \sin(\angle A) = \frac{1}{2} AM \cdot AB \cdot \sin(\angle A)$

Отсюда получаем $AD \cdot AE = AM \cdot AB$, что можно переписать в виде пропорции: $\frac{AE}{AB} = \frac{AM}{AD}$.
Эта пропорция является признаком подобия треугольников $AEM$ и $ADB$ ($\triangle AEM \sim \triangle ADB$), так как у них общий угол $A$ и стороны, заключающие этот угол, пропорциональны. Из подобия следует, что углы $\angle AEM$ и $\angle ADB$ равны, а значит, прямая $ME$ параллельна прямой $DB$.

Таким образом, в обоих случаях задача сводится к одному и тому же геометрическому построению.

Построение

1. На стороне $AC$ находим середину — точку $M$.
2. Если точка $D$ совпадает с $M$, то искомая прямая — это медиана $BM$.
3. Если $D$ не совпадает с $M$, проводим отрезок $BD$.
4. Через точку $M$ проводим прямую, параллельную $BD$.
5. Точка пересечения этой прямой с одной из сторон $AB$ или $BC$ является искомой точкой $E$.
6. Проводим прямую $DE$. Эта прямая делит треугольник $ABC$ на два равновеликих многоугольника.

Доказательство

Докажем, что построенная прямая $DE$ действительно делит площадь $\triangle ABC$ пополам. По построению, $ME \parallel BD$.

1. Точка $D$ лежит на отрезке $AM$ ($D \ne M$). В этом случае прямая, проходящая через $M$ параллельно $BD$, пересекает сторону $BC$ в точке $E$.
Рассмотрим треугольники $BDM$ и $BDE$. Их основание $BD$ общее, а высоты, опущенные из вершин $M$ и $E$ на прямую $BD$, равны, так как $ME \parallel BD$. Следовательно, их площади равны: $S_{BDM} = S_{BDE}$.
Прямая $DE$ разбивает $\triangle ABC$ на четырехугольник $ABED$ и $\triangle DEC$. Площадь четырехугольника $ABED$ равна:

$S_{ABED} = S_{ABD} + S_{BDE} = S_{ABD} + S_{BDM} = S_{ABM}$

Так как $BM$ — медиана, то $S_{ABM} = \frac{1}{2} S_{ABC}$. Таким образом, $S_{ABED} = \frac{1}{2} S_{ABC}$, что и требовалось доказать.

2. Точка $D$ лежит на отрезке $MC$ ($D \ne M$). В этом случае прямая, проходящая через $M$ параллельно $BD$, пересекает сторону $AB$ в точке $E$.
Поскольку $ME \parallel BD$, то по теореме о пропорциональных отрезках (или из подобия треугольников $AEM$ и $ADB$) следует, что $\frac{AE}{AB} = \frac{AM}{AD}$.
Прямая $DE$ отсекает от $\triangle ABC$ треугольник $ADE$. Сравним его площадь с площадью $\triangle ABM$:

$\frac{S_{ADE}}{S_{ABM}} = \frac{\frac{1}{2} AD \cdot AE \cdot \sin(\angle A)}{\frac{1}{2} AB \cdot AM \cdot \sin(\angle A)} = \frac{AD \cdot AE}{AB \cdot AM}$

Из пропорции $\frac{AE}{AB} = \frac{AM}{AD}$ следует, что $AE \cdot AD = AB \cdot AM$. Подставив это в отношение площадей, получим:

$\frac{S_{ADE}}{S_{ABM}} = \frac{AB \cdot AM}{AB \cdot AM} = 1$

Следовательно, $S_{ADE} = S_{ABM}$. Так как $BM$ — медиана, то $S_{ABM} = \frac{1}{2} S_{ABC}$. Таким образом, $S_{ADE} = \frac{1}{2} S_{ABC}$, что и требовалось доказать.

Ответ: Алгоритм построения искомой прямой следующий:
1. Найти середину $M$ стороны $AC$.
2. Провести отрезок $BD$.
3. Через точку $M$ провести прямую, параллельную $BD$. Точка пересечения этой прямой со стороной $AB$ или $BC$ будет точкой $E$.
4. Прямая $DE$ является искомой.
(Если точка $D$ совпадает с $M$, то искомая прямая — это медиана $BM$.)

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по геометрии за 8 класс, для упражнения номер 25.51 расположенного на странице 184 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по геометрии к упражнению №25.51 (с. 184), авторов: Мерзляк (Аркадий Григорьевич), Поляков (Виталий Михайлович), углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.