Lecția VI.2.3.2 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( \triangle ABC \text{ isoscel } (AB = AC) \implies \sphericalangle B = \sphericalangle C \) \( M \text{ mijlocul } BC \implies BM = MC \) \( MP \perp AB, MQ \perp AC \implies \sphericalangle APM = \sphericalangle BPM = \sphericalangle AQM = \sphericalangle CQM = 90^\circ \)
a)
În \( \triangle ABC \text{ isoscel, } AM \text{ este mediană } (BM = MC) \) \( \implies AM \text{ este și bisectoare pentru } \sphericalangle BAC \) \( \implies \sphericalangle BAM = \sphericalangle CAM \)
b)
Comparăm triunghiurile dreptunghice \( \triangle BPM \) și \( \triangle CQM \):\[ \begin{cases} BM = MC \text{ (ip.)} \\ \sphericalangle B = \sphericalangle C \text{ (tr. isoscel)} \end{cases} \xrightarrow{IU} \triangle BPM \equiv \triangle CQM \]\( \implies MP = MQ \)
c)
Comparăm triunghiurile dreptunghice \( \triangle AMP \) și \( \triangle AMQ \):\[ \begin{cases} AM = AM \text{ (lat. comună)} \\ MP = MQ \text{ (dem. la b)} \end{cases} \xrightarrow{IC} \triangle AMP \equiv \triangle AMQ \]

Rezolvare detaliată

Analiza ipotezei

Din datele problemei, știm că \( \triangle ABC \) este un triunghi isoscel cu \( AB \equiv AC \). Acest lucru înseamnă că unghiurile de la bază sunt congruente: \( \sphericalangle ABC \equiv \sphericalangle ACB \). De asemenea, punctul \( M \) este mijlocul laturii \( BC \), deci \( BM \equiv MC \). Punctele \( P \) și \( Q \) sunt picioarele perpendicularelor din \( M \) pe \( AB \), respectiv \( AC \), deci \( MP \perp AB \) și \( MQ \perp AC \).

a) Demonstrarea congruenței unghiurilor \( \sphericalangle BAM \) și \( \sphericalangle CAM \)

Analiza medianei în triunghiul isoscel

În triunghiul isoscel \( ABC \), segmentul \( AM \) unește vârful \( A \) cu mijlocul bazei \( BC \). Prin urmare, \( AM \) este mediană corespunzătoare bazei. O proprietate fundamentală a triunghiului isoscel este că mediana corespunzătoare bazei este și bisectoare a unghiului de la vârf. Din faptul că \( AM \) este bisectoarea unghiului \( \sphericalangle BAC \), rezultă direct că: \[ \sphericalangle BAM \equiv \sphericalangle CAM \]

b) Demonstrarea egalității \( MP \equiv MQ \)

Compararea triunghiurilor dreptunghice \( \triangle BPM \) și \( \triangle CQM \)

Vom demonstra că triunghiurile formate prin ducerea perpendicularelor sunt congruente. În triunghiurile \( \triangle BPM \) (\( \sphericalangle BPM = 90^\circ \)) și \( \triangle CQM \) (\( \sphericalangle CQM = 90^\circ \)): 1. \( BM \equiv MC \) (deoarece \( M \) este mijlocul segmentului \( BC \)). Aceasta reprezintă ipotenuza în ambele triunghiuri dreptunghice. 2. \( \sphericalangle MBP \equiv \sphericalangle MCQ \) (unghiurile de la baza triunghiului isoscel \( ABC \)). Aceasta reprezintă un unghi ascuțit. Conform cazului de congruență pentru triunghiuri dreptunghice Ipotenuză-Unghi (IU), rezultă: \[ \triangle BPM \equiv \triangle CQM \] Din această congruență, rezultă că segmentele omoloage sunt egale, deci: \[ MP \equiv MQ \]

c) Demonstrarea congruenței triunghiurilor \( \triangle AMP \) și \( \triangle AMQ \)

Aplicarea criteriului de congruență pentru triunghiuri dreptunghice

Triunghiurile \( \triangle AMP \) și \( \triangle AMQ \) sunt triunghiuri dreptunghice deoarece \( \sphericalangle APM = 90^\circ \) și \( \sphericalangle AQM = 90^\circ \). Să le comparăm: 1. \( AM \equiv AM \) (latură comună, care este ipotenuza ambelor triunghiuri). 2. \( MP \equiv MQ \) (demonstrat la punctul anterior, reprezentând o catetă). Conform cazului de congruență Ipotenuză-Catetă (IC), rezultă că: \[ \triangle AMP \equiv \triangle AMQ \] De asemenea, am fi putut folosi cazul Ipotenuză-Unghi (IU) deoarece am demonstrat la punctul a) că \( \sphericalangle PAM \equiv \sphericalangle QAM \).

Rezolvare scurtă:

a) \( \triangle ABC \text{ isoscel, } AM \text{ mediană} \implies AM \text{ bisectoare} \implies \sphericalangle BAM = \sphericalangle CAM \). b) \( \triangle BPM, \triangle CQM \text{ (dr.): } BM = MC, \sphericalangle B = \sphericalangle C \xrightarrow{IU} \triangle BPM \equiv \triangle CQM \implies MP = MQ \). c) \( \triangle AMP, \triangle AMQ \text{ (dr.): } AM \text{ comună, } MP = MQ \xrightarrow{IC} \triangle AMP \equiv \triangle AMQ \).

Cele mai importante aspecte ale lecției

Congruența triunghiurilor oarecare: Demonstrată prin criteriile LUL, ULU sau LLL. Elementele omoloage ale triunghiurilor congruente sunt egale.
Congruența triunghiurilor dreptunghice: Demonstrată mult mai rapid prin criteriile specifice: CC (catete), CU (catetă-unghi), IC (ipotenuză-catetă) și IU (ipotenuză-unghi).
Metoda triunghiurilor congruente: Este calea principală pentru a dovedi că două unghiuri sau două segmente sunt congruente, integrându-le în triunghiuri a căror congruență se poate demonstra.
Proprietăți fundamentale:
  • Triunghiul isoscel: Laturi egale \( \iff \) unghiuri la bază egale.
  • Bisectoarea: Punctele de pe ea sunt la distanțe egale de laturile unghiului.
  • Mediatoarea: Punctele de pe ea sunt la distanțe egale de capetele segmentului.
Două triunghiuri se numesc triunghiuri congruente dacă au toate laturile și toate unghiurile respectiv congruente. Perechile de laturi și unghiuri congruente se numesc elemente omoloage.
Scriem \( \triangle ABC \equiv \triangle A'B'C' \) (citim „triunghiul \( ABC \) este congruent cu triunghiul \( A'B'C' \)”). Ordinea literelor este importantă: vârfurile unghiurilor congruente trebuie să ocupe aceeași poziție.
Pentru a dovedi congruența a două triunghiuri, este suficient să demonstrăm congruența a trei elemente (dintre care cel puțin o latură), folosind criteriile de congruență.
Criteriul LUL (latură-unghi-latură): Două triunghiuri care au două laturi și unghiul determinat de acestea respectiv congruente sunt congruente.
Criteriul ULU (unghi-latură-unghi): Două triunghiuri care au câte o latură și unghiurile alăturate acesteia respectiv congruente sunt congruente.
Criteriul LLL (latură-latură-latură): Două triunghiuri care au laturile respectiv congruente sunt congruente.
Trei perechi de triunghiuri ce ilustrează vizual criteriile LUL (două laturi și unghiul dintre ele marcate identic), ULU (o latură și unghiurile de la capetele ei marcate identic) și LLL (toate cele trei laturi marcate cu semne corespunzătoare).
Deoarece triunghiurile dreptunghice au deja un unghi congruent (cel drept, de \( 90^\circ \)), sunt suficiente doar două perechi de elemente congruente (dintre care cel puțin o latură) pentru a demonstra congruența.
Criteriul CC (catetă-catetă): Dacă două triunghiuri dreptunghice au catetele respectiv congruente, atunci triunghiurile sunt congruente (derivat din LUL).
Criteriul CU (catetă-unghi): Dacă două triunghiuri dreptunghice au câte o catetă și câte un unghi ascuțit respectiv congruente, atunci ele sunt congruente (derivat din ULU).
Criteriul IC (ipotenuză-catetă): Dacă două triunghiuri dreptunghice au ipotenuzele și câte o catetă respectiv congruente, atunci sunt congruente.
Criteriul IU (ipotenuză-unghi): Dacă două triunghiuri dreptunghice au ipotenuzele și câte un unghi ascuțit respectiv congruente, atunci sunt congruente.
Fie două triunghiuri dreptunghice \( \triangle ABC \) (\( \measuredangle A = 90^\circ \)) și \( \triangle MNP \) (\( \measuredangle M = 90^\circ \)). Dacă \( BC \equiv NP \) și \( \measuredangle C \equiv \measuredangle P \), sunt cele două triunghiuri congruente?
Răspuns: Da. Deoarece \( BC \) și \( NP \) sunt ipotenuze, iar \( \measuredangle C \) și \( \measuredangle P \) sunt unghiuri ascuțite, triunghiurile sunt congruente conform criteriului IU (ipotenuză-unghi). Deci \( \triangle ABC \equiv \triangle MNP \).
Metoda triunghiurilor congruente se folosește pentru a demonstra că două segmente sau două unghiuri sunt congruente.
Identificăm două triunghiuri care conțin ca elemente laturile sau unghiurile a căror congruență trebuie demonstrată.
Demonstrăm congruența celor două triunghiuri printr-un criteriu cunoscut (LUL, ULU, LLL, CC, CU, IC, IU).
Din definiția triunghiurilor congruente, deducem că elementele omoloage cerute sunt congruente.
Proprietatea triunghiului isoscel: Un triunghi este isoscel dacă și numai dacă are două unghiuri congruente.
\( AB \equiv AC \iff \measuredangle B \equiv \measuredangle C \)
Proprietatea punctelor de pe bisectoare: Un punct este situat pe bisectoarea unui unghi dacă și numai dacă este egal depărtat de laturile unghiului.
Un unghi cu bisectoarea sa. Un punct P este situat pe bisectoare, iar distanțele perpendiculare de la P la laturile unghiului sunt marcate ca fiind congruente.
Proprietatea punctelor de pe mediatoare: Un punct este situat pe mediatoarea unui segment dacă și numai dacă este egal depărtat de capetele segmentului.
Fie un segment \( AB \) și mediatoarea sa, dreapta \( d \). Fie un punct \( M \in d \). Dacă \( MA = 5 \text{ cm} \), cât este lungimea lui \( MB \)?
Răspuns: Conform proprietății mediatoarei, orice punct de pe ea este egal depărtat de capetele segmentului. Astfel, \( MA \equiv MB \), de unde rezultă că \( MB = 5 \text{ cm} \).

Probleme de antrenament

Ușoară: Se consideră triunghiurile \( \triangle DEF \) și \( \triangle XYZ \). Se știe că \( DE \equiv XY \), \( \measuredangle E \equiv \measuredangle Y \) și \( \measuredangle D \equiv \measuredangle X \). Conform cărui criteriu sunt congruente cele două triunghiuri?
Avem o latură (\( DE \equiv XY \)) și unghiurile alăturate ei (\( \measuredangle D, \measuredangle E \), respectiv \( \measuredangle X, \measuredangle Y \)) congruente.
Răspuns: Triunghiurile sunt congruente conform criteriului ULU (unghi-latură-unghi).
Medie: Punctul \( P \) este în interiorul unghiului \( \measuredangle AOB \) astfel încât distanța de la \( P \) la semidreapta \( OA \) este de \( 8 \text{ cm} \), iar distanța de la \( P \) la semidreapta \( OB \) este tot de \( 8 \text{ cm} \). Dacă măsura unghiului \( \measuredangle AOP \) este de \( 25^\circ \), care este măsura unghiului \( \measuredangle AOB \)?
Deoarece punctul \( P \) este egal depărtat de laturile unghiului (\( 8 \text{ cm} = 8 \text{ cm} \)), conform proprietății bisectoarei, \( P \) se află pe bisectoarea unghiului \( \measuredangle AOB \).
Asta înseamnă că semidreapta \( OP \) împarte unghiul \( \measuredangle AOB \) în două unghiuri congruente: \( \measuredangle AOP \equiv \measuredangle BOP \).
Măsura \( \measuredangle AOB = 2 \cdot \measuredangle AOP = 2 \cdot 25^\circ = 50^\circ \).
Dificilă: Fie un segment \( AB \). Pe mediatoarea acestui segment se aleg două puncte distincte \( C \) și \( D \). Folosind metoda triunghiurilor congruente, demonstrați că \( \triangle ADC \equiv \triangle BDC \).
Pasul 1: Identificăm triunghiurile \( \triangle ADC \) și \( \triangle BDC \).
Pasul 2: Stabilim congruențele. Deoarece \( C \) aparține mediatoarei lui \( AB \), conform proprietății, deducem \( AC \equiv BC \). Similar, deoarece \( D \) aparține mediatoarei, avem \( AD \equiv BD \).
Latura \( CD \) este comună ambelor triunghiuri, deci \( CD \equiv CD \).
Avem sistemul: \[ \begin{cases} AC \equiv BC \\ AD \equiv BD \\ CD \equiv CD \end{cases} \] Pasul 3: Conform criteriului LLL, concluzionăm că \( \triangle ADC \equiv \triangle BDC \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: