Теорема 1 (теорема Пифагора). В прямоугольном треугольнике сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы, то есть
c2 = a2 + b2,
где c — гипотенуза треугольника.
Теорема 2. Для прямоугольного треугольника (рис. 1) верны следующие соотношения:
a = c cos β = c sin α = b tg α = b ctg β,
где c — гипотенуза треугольника.
Теорема 3. Пусть ca и cb — проекции катетов a и b прямоугольного треугольника на гипотенузу c, а h — высота этого треугольника, опущенная на гипотенузу (рис. 2). Тогда справедливы следующие равенства:
h2 = ca∙cb, a2 = c∙ca, b2 = c∙cb.
Теорема 4 (теорема косинусов). Для произвольного треугольника справедлива формула
a2 = b2 + c2 – 2bc cos α.
Теорема 5. Около всякого треугольника можно описать окружность и притом только одну. Центр этой окружности есть точка пересечения серединных перпендикуляров, проведенных к сторонам. Центр описанной окружности лежит внутри треугольника, если треугольник остроугольный; вне треугольника, если он тупоугольный; на середине гипотенузы, если он прямоугольный (рис. 3).
Теорема 6 (теорема синусов). Для произвольного треугольника (рис. 4) справедливы соотношения
Теорема 7. Во всякий треугольник можно вписать окружность и притом только одну (рис. 5).
Центр этой окружности есть точка пересечения биссектрис трех углов треугольника. Центр вписанной окружности лежит всегда внутри треугольника.
Теорема 8 (формулы для вычисления площади треугольника).
4
Последняя формула называется формулой Герона.
Теорема 9 (теорема о биссектрисе внутреннего угла).
Биссектриса внутреннего угла треугольника (рис. 6) делит противоположную сторону на части, пропорциональные прилежащим сторонам треугольника, то есть
b : c = x : y.
Теорема 10 (формула для вычисления длины биссектрисы) (см. рис. 6)
.
Теорема 11 (формула для вычисления длины биссектрисы).
Теорема 12. Медианы треугольника пересекаются в одной точке и делятся в этой точке на отрезки, длины которых относятся как 2 : 1, считая от вершины (рис. 7).
Теорема 13 (формула для вычисления длины медианы).
Доказательства некоторых теорем
Доказательство теоремы 10. Построим треугольник ABC и проведем в нем биссектрису AD (рис. 8). Пусть CD = x и DB = y. Применим к треугольникам ABD и ACD теорему косинусов:
Задача имеет два решения.
1) Треугольник остроугольный. Обозначим прямую, которая делит исходный треугольник на два равнобедренных, ВК.
Треугольники АВС и КВС подобны, ∠ВКС=∠КСВ.
Примем ∠ВАК=∠АВК=а.
Угол ВКС - внешний угол треугольника АВК. Внешний угол равен сумме двух внутренних, не смежных с ним .⇒
Угол ВКС= 2а.
Тогда угол АСК=ВКС=2а, угол АВК=АСВ=2а.
Сумма углов ∆ АВС=5а=180°, откуда ВАС=а=36°. ∠В=∠С=72°
2) Равнобедренный треугольник ВАС тупоугольный.
Углы АВК=АСК. ∆ АКС подобен ∆ ВАС⇒∠КАС=∠АСК
Примем углы А и С равными а. ⇒
Угол АКВ - внешний для АКС и равен 2а, ∠ВАК=∠АКВ=2а
Тогда сумма углов ∆ ВАС=а+2а+а+а=5а ⇒
5а=180°. а=36°, откуда ∠В=∠С=36°, угол А=108°
