Przykłady
W poniższych przykładach pokażemy zastosowanie cech przystawania trójkątów w zadaniach na dowodzenie.
W równoległoboku przekątne i przecinają się w punkcie . Wykaż, że trójkąty i są przystające.
Czworokąt jest równoległobokiem, a zatem boki i są równe oraz zawierają się w prostych równoległych. Wynika stąd, że kąty i mają równe miary oraz kąty i mają równe miary.
Stąd i z równości
wynika, że trójkąty i są przystające, co stwierdzamy na mocy cechy kąt‑bok‑kąt.
Uwaga. Z przystawania trójkątów i wynika, że i. Prawdziwe jest zatem poniższe twierdzenie.
W dowolnym równoległoboku przekątne dzielą się na połowy.
Prawdziwe jest również twierdzenie odwrotne.
Czworokąt, którego przekątne dzielą się na połowy jest równoległobokiem.
Dla dowodu rozpatrzmy czworokąt , którego przekątne i przecinają się w punkcie będącym środkiem każdej z nich. Wtedy
oraz
jako kąty wierzchołkowe. Zatem trójkąty i są przystające, co stwierdzamy na mocy cechy bok‑kąt‑bok.
Wobec tego , a także , skąd wniosek, że proste i są równoległe.
Skoro dwa boki czworokąta są równe i równoległe, to jest on równoległobokiem, co kończy dowód.
W trójkącie środek boku jest spodkiem wysokości opuszczonej z wierzchołka . Wykaż, że boki i tego trójkąta są równe.
Oznaczmy przez środek boku . Trójkąty i są prostokątne. Mają wspólną przyprostokątną , a także .
Są to więc trójkąty przystające (na mocy cechy bok‑kąt‑bok). Stąd wynika, że . To spostrzeżenie kończy dowód.
W trójkącie spodkiem wysokości opuszczonej z wierzchołka na bok jest taki punkt , że kąty i mają równe miary. Wykaż, że
Trójkąty i są prostokątne, mają wspólną przyprostokątną , a także kąty i mają równe miary.
Trójkąty te są zatem przystające (na mocy cechy kąt‑bok‑kąt). Stąd
Koniec dowodu.
W trójkącie boki i są równe. Wykaż, że spodkiem wysokości opuszczonej z wierzchołka tego trójkąta jest środek boku .
Oznaczmy przez spodek wysokości poprowadzonej z wierzchołka na bok .
Wtedy z twierdzenia Pitagorasa w trójkątach prostokątnych i mamy odpowiednio
skąd
Skoro , to . Uwzględniając, że oraz , otrzymujemy , czyli punkt jest środkiem boku , co należało wykazać.
Ponieważ odpowiednie boki w trójkątach i są równe, to na mocy cechy bok‑bok‑bok stwierdzamy, że trójkąty te są przystające. Wynika z tego, że
Prawdziwe jest więc poniższe twierdzenie.
W dowolnym trójkącie równoramiennym
kąty wewnętrzne przy podstawie są równe,
środek podstawy jest spodkiem wysokości opuszczonej na tę podstawę,
wysokość poprowadzona z wierzchołka kąta wspólnego dla ramion zawiera się w dwusiecznej tego kąta.
W prostokącie przekątne i przecinają się pod kątem prostym. Wykaż, że
Oznaczmy przez punkt przecięcia przekątnych i prostokąta . Jest on środkiem każdej z tych przekątnych, bo czworokąt jest równoległobokiem.
Zauważmy, że punkt jest spodkiem wysokości poprowadzonej w trójkącie z wierzchołka na bok . Wobec tego trójkąt jest równoramienny i
To spostrzeżenie kończy dowód.
Udowodniliśmy więc, że prostokąt, którego przekątne przecinają się pod kątem prostym jest kwadratem.
W równoległoboku przekątna zawiera się w dwusiecznej kąta . Wykaż, że przekątne i tego równoległoboku przecinają się pod kątem prostym.
Oznaczmy przez miarę każdego z kątów, na które dwusieczna podzieliła kąt
Wtedy
Trójkąty i są zatem równoramienne, bo w każdym z nich kąty przy podstawie mają miarę równą . Zatem
Wynika z tego, że spodkiem wysokości poprowadzonej z wierzchołka trójkąta na podstawę jest środek odcinka , który jest również spodkiem wysokości poprowadzonej z wierzchołka trójkąta na podstawę .
Wobec tego miary kątów i sumują się do kąta półpełnego, zatem punkt leży na przekątnej .
To oznacza, że przekątne i równoległoboku przecinają się pod kątem prostym. Koniec dowodu.
Uwaga. Wykazaliśmy, że jeżeli w równoległoboku przekątna zawiera się w dwusiecznej kąta , to równoległobok jest rombem.
W trójkącie prostokątnym punkt jest spodkiem wysokości opuszczonej z wierzchołka kąta prostego na przeciwprostokątną . Punkt jest symetryczny do punktu względem prostej , a punkt jest symetryczny do punktu względem prostej .
Wykażemy, że punkty , i leżą na jednej prostej.
Zauważmy, że prosta jest symetralną odcinka . Wynika stąd, że
Wobec tego trójkąty i są przystające, co stwierdzamy na mocy cechy bok‑bok‑bok.
Zauważmy też, że prosta jest symetralną odcinka . Wynika stąd, że
Zatem trójkąty i są przystające, co stwierdzamy na mocy cechy bok‑bok‑bok.
W trójkącie kąt jest prosty. Oznaczmy przez miarę kąta . Wtedy
W trójkącie prostokątnym kąt przy wierzchołku jest prosty i
więc
Wobec tego
(bo i to odpowiednie kąty w trójkątach przystających i ).
W trójkącie prostokątnym kąt przy wierzchołku jest prosty i
Zatem
Wobec tego
(bo i to odpowiednie kąty w trójkątach przystających i ).
Obliczmy miarę kąta . Mamy
Wynika z tego, że punkty , i leżą na jednej prostej, a to właśnie należało udowodnić.
Na bokach i trójkąta ostrokątnego zbudowano kwadraty i .
Wykażemy, że odcinki i mają równe długości.
Oznaczmy
Czworokąt jest kwadratem, więc . Czworokąt jest również kwadratem, więc
Ponadto
oraz
Wobec tego
więc trójkąty i są przystające, na mocy cechy bok‑kąt‑bok.
Wynika z tego, że (bo są to odpowiednie boki w trójkątach przystających).
To kończy dowód.
Na bokach , i trójkąta równobocznego wybrano odpowiednio punkty , i tak, że
Wykaż, że trójkąt jest równoboczny.
Oznaczmy przez długość boku trójkąta równobocznego i przez – długość każdego z odcinków , i Wtedy każdy z odcinków , i ma długość
Ponieważ
to trójkąty , i są przystające, na mocy cechy bok‑kąt‑bok.
Wobec tego odcinki , i są równe, więc trójkąt jest równoboczny.
Koniec dowodu.
Trójkąt przedstawiony na poniższym rysunku jest równoboczny, a punkty , , są współliniowe. Na boku wybrano punkt taki, że
Wykaż, że
Oznaczamy
sposób
Wybierzmy na boku taki punkt , że odcinki i są równoległe.
Wtedy
czyli trójkąt jest równoboczny, a jego bok jest równy . Zatem
więc trójkąty i są przystające, na mocy cechy bok‑kąt‑bok.
Wobec tego odcinki i są równe.
Koniec dowodu.
sposób
Przedłużamy bok o odcinek tak, że
Wtedy w trójkącie mamy
oraz
więc trójkąt jest równoboczny.
Wynika z tego, że
Zatem
więc trójkąty i są przystające, na mocy cechy bok‑kąt‑bok.
Wobec tego odcinki i są równe. Koniec dowodu.
sposób
Na boku odkładamy taki punkt , że
Wówczas trójkąt jest równoboczny, a jego bok jest równy .
Wynika z tego, że
Wobec tego
więc trójkąty i są przystające, na mocy cechy bok‑kąt‑bok.
Zatem odcinki i są równe.
Koniec dowodu.