Трапеция: средняя линия, равнобедренная и прямоугольная трапеции
Определение трапеции, основания и боковые стороны. Теорема о средней линии трапеции. Свойства равнобедренной и прямоугольной трапеций. Формулы площади.
1. Определение:
Трапеция ABCD — четырехугольник, у которого две стороны параллельны: AD ∥ BC (основания трапеции: a = AD, b = BC), а две другие стороны не параллельны: AB ∦ CD (боковые стороны).
2. Высота трапеции (h):
Перпендикуляр, проведенный из любой точки одного основания к прямой, содержащей другое основание.
3. Классификация трапеций:
• Разносторонняя трапеция: боковые стороны имеют различную длину;
• Равнобедренная (равнобокая) трапеция: боковые стороны равны: AB = CD;
• Прямоугольная трапеция: одна из боковых сторон перпендикулярна основаниям (AB ⊥ AD, h = AB).
Чертеж: Трапеция, основания a, b, высота h и средняя линия m
Параллельные стороны
m = (a + b) / 2
Теорема:
Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна их полусумме:
Доказательство продлением:
1. Пусть ABCD — трапеция с основаниями AD = a и BC = b. Точки M и N — середины боковых сторон AB и CD.
2. Проведем прямую BN через вершину верхнего основания и середину боковой стороны N до пересечения с продолжением нижнего основания AD в точке K.
3. Треугольники BCN и KDN равны по стороне и двум прилежащим углам (CN = ND, ∠BNC = ∠KND как вертикальные, ∠BCN = ∠KDN как накрест лежащие).
4. Из равенства треугольников следует: BC = DK = b и BN = NK (точка N — середина отрезка BK).
5. Отрезок MN является средней линией треугольника ABK, соединяющей середины сторон AB и BK.
6. По теореме о средней линии треугольника: MN ∥ AK и MN = 0.5 * AK.
7. Так как AK = AD + DK = a + b, получаем: MN = (a + b) / 2. Теорема доказана.
m = (a + b) / 2
x = (a - b) / 2
Равнобедренная трапеция обладает рядом уникальных свойств:
1. Углы при каждом основании равны:
∠A = ∠D, \quad ∠B = ∠C;
2. Диагонали равнобедренной трапеции равны:
3. Проекция боковой стороны на большее основание равна полуразности оснований:
4. Отрезок большего основания от вершины до основания высоты равен полусумме оснований (равен средней линии!):
5. Если диагонали равнобедренной трапеции взаимно перпендикулярны (d₁ ⊥ d₂), то ее высота равна средней линии:
Для решения 95% задач на трапецию применяются 3 классических построения:
Проведение двух высот
Перенос боковой стороны (CK ∥ AB)
Перенос диагонали (CP ∥ BD)
Постоянное задание ЕНТ:
«Основания трапеции равны 16 см и 10 см. Найдите длину отрезка средней линии, заключенного между диагоналями трапеции».
Быстрое решение по золотой формуле ЕНТ:
Отрезок между точками пересечения средней линии с диагоналями всегда равен полуразности оснований:
см!
Вывод:
Диагонали делят среднюю линию на 3 части: две крайние части равны полусумме верхнего основания (b/2 = 5 см каждая), а средняя часть равна (a - b)/2 = 3 см. Полная средняя линия: 5 + 3 + 5 = 13 см = (16 + 10)/2.
Формула ЕНТ для диагонального отрезка
Длина отрезка средней линии между диагоналями: x = (a - b) / 2. Не тратьте время на подобие треугольников — применяйте формулу напрямую!
