Прямоугольник, ромб, квадрат: свойства и признаки частных видов параллелограмма
Частные виды параллелограмма. Прямоугольник (равные диагонали), ромб (перпендикулярные диагонали-биссектрисы), квадрат. Формулы площадей и признаки.
1. Определение:
Прямоугольник — параллелограмм, у которого все четыре угла прямые (по 90°).
2. Особое свойство прямоугольника:
Диагонали прямоугольника равны между собой:
Точка пересечения делит диагонали на 4 равных отрезка: AO = BO = CO = DO = 0.5 * d.
Следовательно, около любого прямоугольника можно описать окружность с центром в точке пересечения диагоналей и радиусом R = d / 2 = 0.5 * √(a² + b²).
3. Признаки прямоугольника:
• Если в параллелограмме диагонали равны, то он прямоугольник;
• Если в параллелограмме один угол прямой (90°), то он прямоугольник;
• Если в четырехугольнике три угла прямые, то он прямоугольник.
Чертеж: Ромб (перпендикулярные диагонали) и прямоугольник (равные диагонали)
Равные диагонали
Центр в точке O
1. Определение:
Ромб — параллелограмм, у которого все четыре стороны равны: AB = BC = CD = DA = a.
2. Особые свойства ромба:
• Диагонали ромба взаимно перпендикулярны: d₁ ⊥ d₂;
• Диагонали ромба являются биссектрисами его углов: делят каждый угол ромба пополам;
• Диагонали разбивают ромб на четыре равных прямоугольных треугольника с катетами d₁/2 и d₂/2 и гипотенузой a;
• Сторона ромба выражается через диагонали: a² = (d₁/2)² + (d₂/2)² => 4a² = d₁² + d₂²;
• В любой ромб можно вписать окружность с центром в точке пересечения диагоналей и радиусом r = h / 2 = (d₁ * d₂) / (4a).
3. Признаки ромба:
• Если в параллелограмме диагонали перпендикулярны, то он ромб;
• Если в параллелограмме диагональ является биссектрисой угла, то он ромб;
• Если в четырехугольнике все стороны равны, то он ромб.
Перпендикулярные диагонали
Радиус r = h / 2
1. Определение:
Квадрат — это правильный четырехугольник, обладающий свойствами прямоугольника и ромба одновременно.
• Все 4 стороны равны (a = a);
• Все 4 угла равны 90°;
• Диагонали равны (d₁ = d₂ = d = a√2);
• Диагонали взаимно перпендикулярны (d₁ ⊥ d₂);
• Диагонали образуют со сторонами углы 45°.
2. Описанная и вписанная окружности квадрата:
• Центры вписанной и описанной окружностей совпадают (точка пересечения диагоналей);
• Радиус описанной окружности: R = d / 2 = a√2 / 2;
• Радиус вписанной окружности: r = a / 2;
• Отношение радиусов: R / r = √2.
Схема взаимосвязи четырехугольников:
Параллелограмм (базовый класс)
Прямоугольник (добавилось d₁ = d₂)
Ромб (добавилось d₁ ⊥ d₂)
Квадрат (пересечение прямоугольника и ромба)
Классический вопрос ЕНТ:
«Диагонали ромба равны 12 см и 16 см. Найдите радиус вписанной в ромб окружности».
Ловушка:
Учащиеся путают радиус ромба с половиной стороны.
Правильный алгоритм в 3 действия:
1. Половины диагоналей: d₁/2 = 6 см, d₂/2 = 8 см.
2. Сторона ромба по теореме Пифагора: a = √(6² + 8²) = √(36 + 64) = 10 см.
3. Площадь ромба: S = (1/2) * d₁ * d₂ = (1/2) * 12 * 16 = 96 см².
4. Высота ромба: h = S / a = 96 / 10 = 9.6 см.
5. Радиус вписанной окружности равен половине высоты: r = h / 2 = 9.6 / 2 = 4.8 см!
Формула ЕНТ для радиуса ромба
Запомните готовую формулу для ЕНТ: r = (d₁ * d₂) / (4a). Для диагоналей 12 и 16 и стороны 10: r = (12 * 16) / 40 = 192 / 40 = 4.8 см.
