книги из ГПНТБ / Моиз Э.Э. Геометрия
.pdfД о к а з а т е л ь с т в о
Утверждения |
Аргументы |
1. |
Луч |
GA противоположен |
|
лучу |
GE. |
2. |
L AGB пополнителен L BGE. |
|
3. |
т L AGB-\-m L BGE = 180. |
|
4. |
С5 1 GC- |
|
5. |
т L BGC — 90. |
|
6. т L BGE — m L EGC-\- 90. |
||
7. |
т L AGB + m L EGC + 90 = |
|
8. |
= 180. |
|
m L AGB + tn L EGC = 90. |
||
9. |
L AGB дополнителен L EGC. |
Аксиома пополнения.
Определения перпендикулярности и прямого угла.
Подстановка шага 6 в шаг 3.
30. |
Пусть AB и ЛС—противоположные лучи. |
Точки Е, F и Я лежат по |
||||||
одну и ту же сторону от прямой |
AB |
Точки |
Е |
и Н лежат по противопо |
||||
ложные стороны от прямой BF. |
Точки |
А |
и |
Н |
лежат по одну сторону от |
|||
прямой BF. Далее, BF |
j_ АС и BE J_ |
BH, |
a m L F B E = 20. Сделайте рису |
|||||
нок |
и найдите: |
|
|
|
|
|
|
|
а) т L ЕВА ; |
b) |
т L FB H ; |
|
с) т L ЕВС. |
||||
31. Существует ли в плоскости треугольника |
такая точка, которая не лежит |
|||||||
ни вне, ни внутри как |
самого треугольника, |
так и каждого из его углов? |
||||||
32. Дан |
Д АВС и |
точка Р в той же плоскости. Точки Р и А лежат по одну |
||||||
|
<■* |
Точки |
|
|
|
|
|
<1> |
сторону от ВС |
Р и В лежат по одну сторону от АС. |
a) Внутри какого угла лежит точка Р?
|
B) Должна ли точка Р лежать внутри Д АВС? |
|
|
|
||||||||
33. |
Если |
вам |
дано, |
что |
L а дополнителен |
L y , |
a |
L b |
дополнителен |
L x и |
||
|
L X ^ |
L у, |
то какую |
аксиому или теорему вы использовали бы для |
дока |
|||||||
|
зательства того, что L а — L 6? |
|
|
|
|
|
|
|||||
34. |
Верно ли следующее |
утверждение? Если |
прямые |
PQ |
и *RS пересекаются |
|||||||
|
в точке О, то L POR = L QOS. |
|
|
|
|
|
|
|||||
35. |
Д а н о. |
Прямые |
AB, CD, PQ и PS |
лежат |
в |
|
|
|
||||
|
плоскости |
Е и пересекаются в точке |
О, |
при |
|
|
|
этом CD J_ AB. Дополните доказательство того, что
b + g + d — a
4 2
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . Дважды применяя АСУ, имеем т X COß = &-f-c+ d. |
|||||
|
Но так как CD ..., то т X С О В |
= а. |
Поэтому а = __ |
|||
|
Но X POR и ... являются ... углами, |
так что с — ___ |
||||
|
Подставляя g вместо с, заключаем, что .... |
|||||
36. |
Является ли следующее утверждение правильной переформулировкой акси |
|||||
|
омы построения углов: |
|
|
|
|
|
|
Если даны луч RS и |
число k, |
заключенное между 0 и 180, то существует |
|||
|
ровно один такой луч RP, что т |
X SRP —k. |
||||
37. |
Да н о . |
Рисунок, |
где |
BE X А С |
и |
|
|
X ABG = |
X CBD. |
|
|
|
|
|
Т р е б у е т с я д о к а з а т ь . |
X QBE с^. |
^ X ÜBE.
38.На левом рисунке X 2 и X 3 —пополнительные углы. Докажите, что / . 1 ^ x 4 .
39. Докажите, |
что если на |
рисунке справа X i = X с, то х а ^ X d. |
|
40. А — В —С |
на прямой I. Точки D и Е |
лежат по противоположные стороны |
|
от прямой I, причем расположены так, |
что, проведя лучи BD и BE, полу |
||
чаем X CBD ^ X С В Е |
Доказать, что |
|
тX ABD = m X ABE.
41.Джим и Джордж должны были записать в форме «Если ... , то ...», следу ющее утверждение:
«Две пересекающиеся прямые пересекаются только в одной точке». Джордж написал: «Если Р —точка, то прямые Іг и /2 пересекаются только в Р». Джим написал: «Прямые /і и /2 пересекаются только в одной точке, если они пересекаются и различны». Прав ли какой-нибудь из мальчиков?
42+. Если ÖÄ, |
OÈ и ОС— три |
различных луча на плоскости, никакие два |
||
из |
которых |
не противоположны, то верно или ошибочно каждое из следу |
||
ющих утверждений? |
|
|||
a) т |
X А О В - \ - т |
X ßOC = m X А О С . |
||
b) т |
X А О В |
+ т |
X В О С + т |
X ЛСС = 360. |
(Вспомните, что достаточно только одного исключения, чтобы все утвержде ние оказалось ошибочным.)
ИЗ
43+. Можно ли внутренность треугольника определить как |
пересечение трех |
|
полуплоскостей? |
Сделайте рисунок. Запишите определение внутренности |
|
Д Л5С, считая, |
что X — произвольная точка внутри Д |
АВС. (Сошлитесь |
на определение внутренности угла, данное в § 1.)
44+. Определяется ли внутренность Д АВС полностью пересечением внутрен ностей любых двух углов этого треугольника? Сделайте рисунок и сформу лируйте определение. Равносильны ли предыдущие определения?
45*+. Объясните, почему верно |
следующее утвержде |
А |
ние. |
АВС в точке D такай, |
|
Если прямая I пересекает Д |
|
что A — D — B, и I не пересекает ВС, то прямая I должна пересечь отрезок АС в такой точке Е, что А — Е — С.
КОНГРУЭНТНОСТЬ
§ 1. ИДЕЯ КОНГРУЭНТНОСТИ
Грубо говоря, две геометрические фигуры конгруэнтны, если они имеют в точности один и тот же размер и одну и ту же форму. Например, все треугольники на этом рисунке конгруэнтны.
В |
P |
H |
Один из способов описать эту ситуацию состоит в следующем. Конгруэнтность изображенных на нашем рисунке треугольников означает, что любой из них можно так наложить на любой другой, что они полностью совпадут. Поэтому для того, чтобы разъяснить смысл утверждения о конгруэнтности двух треугольников, нам нужно объяснить, какие точки куда должны переходить. Например, накладывая Д Л Я С на Д DFE, мы должны совместить вершину А с Е, вершину В с F и вершину С с D. Пары соответствующих вершин можно выписать столбиком:
А <-» Е,
B++F,
С *-+D.
Чтобы выразить конгруэнтность первого треугольника и третьего, нужно сопоставить их вершины так:
А<-> G,
В~ Н , C++J.
Как бы вы сопоставили вершины, чтобы выразить конгруэнтность второго и третьего треугольников?
Схема сопоставления такого рода точек устанавливает взаим но-однозначное соответствие между вершинами двух треуголь ников. Если такая схема «работает», т. е. если треугольники совпадают, когда их вершины предписанным образом совмещены, то это взаимно-однозначное соответствие называется конгруэнтностью, связывающей два данных треугольника. Например, соответствия, которые мы только что выписали, были конгруэнтностями. С дру гой стороны, запись
A**F,
В<-> D,
С <г+Е
117
V
определяет взаимно-однозначное соответствие, но не конгруэнтность, потому что первый и второй треугольники при сопоставлении их вершин по этой схеме не совпадут. Это соответствие приведет ко
многим несуразностям: отрезок AB слишком короток, чтобы нало
житься на FD, отрезок |
АС слишком длинен, |
чтобы совпасть с FE, |
и т. д. |
соответствия можно |
записывать короче, |
Взаимно-однозначные |
||
в одну строку. Например, соответствие |
|
|
|
А <-» Е, |
|
' |
В <r*F, |
|
|
С *-*D, |
|
составляющее содержание первого из разобранных нами приме ров, можно записать в одну строку так:
A B C ^E F D .
При этом следует условиться, что первая буква слева соответствует первой букве справа, вторая буква —второй и третья —третьей:
А В : |
Е F 0 |
♦ t |
M t |
1 |
1 |
Приведем еще один пример. Две фигуры на следующем рисунке имеют один и тот же размер и одну и ту же форму.
Чтобы показать, |
как одну из них можно наложить на другую, |
их вершины нужно сопоставить так: |
|
|
A++F, |
|
В *-* Е, |
' |
с ~ я , |
|
D++G. |
118
Это соответствие является конгруэнтностью, т. е. если вершины совместить указанным способом, то фигуры полностью совпадут. Для краткости это соответствие можно записать в одну строку:
ABCD ** FEHG.
Заметим, что п о р я д о к , в котором записаны сопоставляемые пары, значения не имеет. Наш перечень сопоставляемых пар мож но было бы записать и так:
D <-> G,
В *-* Е,
С++Н,
А**F,
инаше взаимно-однозначное соответствие можно было бы записать
водну строку так:
DBCA «•* GEHF.
Единственное, что существенно,—это то, какие точки соответствуют друг другу.
А
способом. На этом рисунке соответствие
АВС +* FDE
является конгруэнтностью, а соответствие
АВС ** FED
второй конгруэнтностью между теми же двумя треугольниками. Очевидно, что Д АВС совпадает с самим собой; для того чтобы наложить Д АВС на Д Л 5С , его не надо двигать. Если мы усло вимся каждой вершине Д АВС ставить в соответствие т у ж е вер
шину, то получим конгруэнтность
АВС*-* АВС.
Она называется тождественной конгруэнтностью. Но сопоставить вершины этого треугольника можно и по-другому. При соответствии вершины В и С меняются местами, а треугольник совпадает с самим собой. Ясно, что такая конгруэнтность возможна далеко не
всегда; она никак |
не может иметь места, если |
у треугольника |
нет хотя бы двух |
сторон, имеющих одну и ту же |
длину. |
119
Задачи к § 1
В некоторых из нижеследующих задач вам надо решить, конгруэнтны ли две данные фигуры, внимательно изучив рисунок, на котором они изображены. При
этом фигуры, |
которые |
к а ж у т с я |
конгруэнтными при измерении |
их с разум |
|
ной |
степенью |
точности, |
можно считать конгруэнтными. (Н икаких |
обманов зре |
|
ния эти рисунки не содержат.) |
|
|
|||
1. |
Какие из следующих пар фигур |
конгруэнтны? |
|
120
3.Взгляните на фигуры, изображенные ниже. Выпишите столько конгруэнтностей между ними, сколько вам удастся отыскать. Здесь нужно найти ш е с т ь конгруэнтностей (не считая тождественной конгруэнтности, сопоставляющей каждую из фигур саму с собой, но учитывая нетождественную конгруэнтность
между произвольным треугольником и им самим, существующую в том слу чае, когда у этого треугольника есть две конгруэнтные стороны). Вот одна из конгруэнтностей: АСВ+-* LMN .
У
4. Сделайте то же, что и в задаче 3, для следующих фигур:
|
G |
5. а) Конгруэнтна ли любая фигура |
сама себе? |
B ) Если каждая из двух фигур |
конгруэнтна третьей, то конгруэнтны ли |
они между собой? |
|
c)Конгруэнтны ли стороны квадрата?
d)Конгруэнтны ли стороны прямоугольника?
e)Конгруэнтны ли две противоположные грани куба? {) Конгруэнтны ли две смежные грани куба?
g)Конгруэнтны ли две противоположные грани прямоугольного бруса, имею щего форму кирпича?
h)Конгруэнтны ли две смежные грани кирпича?
121
6. Треугольники каждой из следующих пар треугольников конгруэнтны. Вы
пишите конгруэнтности для каждой из этих пар. (Вот первая конгруэнт ность: A E D — В Е С . )
7. При каких |
условиях |
следующие пары фигур |
будут конгруэнтны? |
||||
а) |
Д ва отрезка. |
Ь) |
Д ве |
прямые. |
с) Д ва |
угла, |
|
d) |
Д ве окружности. |
е) Д ва |
квадрата. |
f) Д ва |
треугольника. |
||
8+. Рассмотрим |
пятиугольную |
звезду A B C D E . |
Выпишите |
все конгруэнтности, |
сопоставляющие этой звезде ее саму, начиная с (тождественной) конгруэнт ности A B C D E ~ A B C D E .
А
9+. А |
АВ С — равносторонний треугольник, т. |
е. A B = В С — АС. Выпишите все |
|
конгруэнтности, сопоставляющие |
этому |
треугольнику его самого, начиная |
|
с |
(тождественной) конгруэнтности |
А В С * * А ВС . (Их больше четырех.) |
122