Файл: Моиз Э.Э. Геометрия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 325

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

6.Докажите, что два отрезка, соединяющие две противоположные вершины паралле­ лограмма с серединами двух противопо­ ложных сторон делят диагональ паралле­

лограмма на

три равные части.

Д а н о .

 

О A BCD — параллелограмм,

Р и Q — се­

 

редины сторон.

 

 

 

 

Т р е б у е т с я

до'к а з а т ь . AR — R S = SC .

 

( У к а з а н и е .

Параллельны

ли

отрезки

 

Щ и

РВ ?)

 

 

 

___

 

7+ Если

в

задаче

6 К — середина стороны D C , а М — середина стороны

A B ,

то будут

ли

отрезки В К и DM содержать соответственно точки S и Ю

По­

чему?

 

 

 

 

 

 

 

8+. Докажите, что если в задаче 6 диагонали D B и АС пересекаются в точке

Е, то E S = ~ АС.

9*+. Параллельные прямые на этом рисунке

делят отрезок АС на семь конгруэнтных отрезков. Если дано, что A B = 2 и ВС =

=1 -g-, то 7 — это наименьшее число кон­

груэнтных отрезков, на которые множе­ ство параллельных прямых, включающее

прямые AG, В Н и С К , может разделить

отрезок А С . Каким будет при том же ус­ ловии наименьшее число конгруэнтных отрезков, если

а)

A B =

4,

В С =

1;

b)

А В =

3,5,

B C = \ ;

с)

A B — 15,

В С =

3;

d)

А В =

1 Д

В С = 0,8;

е)

АВ =

1,414,

В С =

1;

f)

А В = Ѵ 2,

ВС =

1;

g)

А В =

Ѵ З ,

ДС =

2|/3;

h) A B =

V 2,

B C =

V 3?

Конкурсная задача

Этот рисунок должен помочь вам доказать следующую теорему:

Все медианы треугольника пере­ секаются в одной точке, расстояние которой от любой вершины равно двум третям длины медианы, про­ веденной из этой вершины.

§ 9. КАК ЭРАТОСФЕН ИЗМЕРИЛ ЗЕМЛЮ

Н

К

Окружность Земли по экватору равна приблизительно 40000 км. В пятнадцатом веке считалось, что она намного меньше. Поэтому когда Колумб отправился в Индию и пристал к одному из Багам­ ских островов, он думал, что уже находится в Индии. Таким об­ разом, его ошибка превосходила ширину Соединенных Штатов плюс ширину Тихого океана.

Однако в третьем веке до нашей эры греки знали эту величину лучше. В то время греческий математик Эратосфен измерил ок­

285


ружность Земли, и погрешность его результата составляла

только

один или два процента. Он придумал следующий метод.

Сиеной)

Было замечено, что в Ассуане

(тогда

называвшемся

на Ниле в полдень в день летнего

солнцестояния

солнце

нахо­

дится точно над головой, т. е. в полдень

этого

особого

дня вер­

тикальный столб совсем не отбрасывает тени,

а дно глубокого

колодца

полностью освещено.

 

 

В

полдень в день

На

нашем рисунке С —это центр Земли.

летнего солнцестояния Эратосфен измерил в Александрии угол, обозначенный на рисунке буквой а, т. е. угол между вертикаль­ ным столбом и лучом, исходящим из вершины этого столба и про­

ходящим через конец его тени. Он нашел, что этот угол прибли­ зительно равен 7° 12', или 1/50 всей окружности.

Лучи Солнца, наблюдаемые на Земле, почти параллельны. Если считать, что они действительно параллельны, то внутренние

накрест лежащие

углы, образуемые на нашем

рисунке секущей

с прямыми Іг и

/2, конгруэнтны. Значит,

Поэтому

расстояние от Ассуана до Александрии должно приблизительно равняться 1/50 окружности Земли.

Было известно, что расстояние от Ассуана до Александрии составляет приблизительно 5000 греческих стадий. (Стадия —еди- ница расстояния в древней Греции.) Исходя из этого, Эратосфен пришел к заключению, что окружность Земли должна быть равна 250 000 стадий. Переводя их в километры в соответствии с тем, что говорят нам античные источники о длине стадии, мы полу­

чаем

39 675 км.

Таким образом, ошибка Эратосфена не состав­

ляла

и одного

процента. Позднее он изменил свою оценку даже

на еще более точную — 252 000 стадий; однако никто, по-видимому,

не знает, чем он при этом

руководствовался.

Основываясь

на

этом соображении, некоторые

историки

полагают,

что Эратосфен

был не только великим

ученым и тщательным вычислителем,

но

что он был еще и очень

удачливым человеком (что в науке

не

менее важно, чем в жизни).

геометрия

играла в

прикладной ма­

С самых далеких времен

тематике ведущую роль. Египтянам она была чрезвычайно нужна, потому что ежегодные разливы Пила смывали маленькие межевые

286


знаки, которые приходилось восстанавливать заново —и при этом возникали трудные землемерные задачи. И потому слово геометрия происходит от двух греческих слов, означающих земля и мерить. Позднее оказалось, что «геометрию» можно применить не только для измерения земельных участков, но и в буквальном смысле слова «землемерие» — для измерения самой Земли. Это обстоятель­ ство иллюстрирует общее правило: если математические резуль­ таты хороши и пригодны для какой-нибудь одной цели, то они обычно оказываются полезными и для других, часто совершенно неожиданных целей, не имевшихся в виду при получении этих результатов.

ЭРАТОСФЕН (276— 194 гг. до нашей эры)

О трудах Эратосфена известно лишь очень немногое. Отдель­ ные отрывки из его книг сохранились в виде цитат в книгах других античных авторов, но ни одна из его собственных книг до наших дней на дошла. Однако есть указания, что он занимался почти всем: геометрией, астрономией, теорией чисел*, историей и драматургией. Кроме того, он был поэтом. Греки дали ему прозвище Бета (вторая буква греческого алфавита), считая, что буквально в любой области знания он был вторым, но ни в одной из них не был первым. Однако это прозвище было, возможно, и не совсем справедливым: произведенное Эратосфеном измерение Земли бесспорно было выдающимся достижением, что понимали, видимо, и его современники: это открытие в изложении многих других авторов полностью дошло до нас, причем все авторы ссы­ лаются здесь на Эратосфена.

Вопросы и задачи для повторения Часть 1

1. Укажите, верно

или нет каждое

из следующих утверждений.

a) Если

на плоскости прямая

параллельна одной из двух параллельных

прямых, то она параллельна

и другой.

B ) Диагонали ромба делят углы

ромба пополам.

c) Если

длина

медианы гипотенузы

прямоугольного треугольника равна

7 см,

то длина гипотенузы равна

14 см.

d)Параллелограмм является трапецией.

e)Трапеция является параллелограммом.

f) Если даны две прямые и секущая, то, естественно, углы конгруэнтны.

g)Любая диагональ параллелограмма образует вместе с его сторонами два конгруэнтных треугольника.

h)Диагонали ромба конгруэнтны.

i) Если

длина одного катета треугольника 30-60-90 равна 8 см , то

длина

гипотенузы равна 16 см.

* Хорошо известен принадлежащий Эратосфену способ составления таблиц простых чисел («зратосфеново решето»), уже в нашем столетии получивший в теории чисел глубокое развитие.


j)Две прямые или параллельны или пересекаются.

k)Если на плоскости прямая пересекает одну из двух параллельных пря­ мых, то она пересекает и другую.

2. Дополните следующие утверждения:

 

 

a)

Если

даны

две

параллельные прямые

и секущая,

то внутренние углы

 

по одну сторону

от секущей назы ваю тся___

 

B )

Если

два

угла

одного треугольника

конгруэнтны

двум углам другого

 

треугольника, то . . . .

 

 

c)Острые углы прямоугольного треугольника являются —

d)Длина гипотенузы треугольника 30-60-90 равна 13; катет противопо­

 

ложный

углу,

мера

которого

равна ....к о н гр у э н тен ...

гипотенузы

 

и длина его равна ___

 

 

 

 

 

 

 

 

e)

Если

три

или более

параллельных

прямых

отсекают ...

отрезки

от

 

какой-нибудь одной секущей, то . . . .

 

 

 

 

 

f)

Аксиома

параллельности устан авл и вает... прямой,

содержащей данную

 

точку и ... прямой, эту точку не содержащей.

 

 

 

 

3. В

каждом

случае

выберите тот ответ, при котором

утверждение становится

верным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)

Если

диагонали

четырехугольника

делят друг

друга

пополам,

то

 

этот четырехугольник

есть

 

 

 

 

 

 

 

 

(і) ромб,

(іі) квадрат, (ііі) параллелограмм, (іѵ) прямоугольник.

 

B ) Фигура,

получающаяся если соединить середины смежных сторон произ­

 

вольного четырехугольника, есть (і) прямоугольник, (іі) параллелограмм,

 

(ііі) ромб, (іѵ) ни первое, ни второе, ни третье.

 

 

 

 

c)

Биссектрисы

противоположных углов

параллелограмма, не являющегося

 

ромбом,

(і)

 

параллельны,

(іі)

коллинеарны,

(ііі) перпендикулярны,

 

(іѵ) скрещиваются.

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

Биссектрисы

внутренних

углов

по

одну сторону от секущей к двум

 

параллельным прямым (і) параллельны, (іі) перпендикулярны, (ііі) пере­

 

секаются, но

не перпендикулярны, (іѵ) скрещиваются.

 

 

4 . Достаточны ли следующие условия для доказательства, что данный четы­ рехугольник является трапецией? параллелограммом? прямоугольником? ромбом? квадратом? (Каждую из этих возможностей нужно рассмотреть отдельно.)

a) Все четыре его стороны конгруэнтны. B ) Две его стороны параллельны.

c)Две его стороны конгруэнтны.

d)Его диагонали делят друг друга пополам.

e)Его диагонали конгруэнтны и делят друг друга пополам.

f) Он является равноугольным.

gЕго) диагонали конгруэнтны и перпендикулярны.

h)Он является равносторонним и равноугольным.

i)Каждые два его противоположных угла конгруэнтны.

j)Каждая диагональ делит пополам два его угла.5

5.Какие из следующих утверждений верны во всех случаях? верны в неко­ торых случаях? не верны ни в одном случае?

a)Прямолинейные отрезки, лежащие в одной плоскости и не пересекаю­ щиеся, параллельны.

B) Если даны две прямые и секущая, то биссектрисы двух внутренних накрест лежащих углов параллельны.

c)Диагонали ромба делят друг друга пополам.

d)Диагонали четырехугольника параллельны.

e)Противоположные углы параллелограмма пополнительны.

f)Квадрат является прямоугольником.

g )Если диагональ четырехугольника образует с его сторонами два кон­ груэнтных тр еу го л ьн и к то этот четырехугольник является параллело­ граммом.

288


h)Если длина медианы какой-либо стороны треугольника вдвое меньше

 

длины этой стороны, то этот треугольник — прямоугольный.

i)

Если

две

противоположные

стороны

четырехугольника параллельны,

 

а другие

две стороны

конгруэнтны,

то этот четырехугольник является

 

параллелограммом.

 

 

 

j)

Если

два

противоположных

угла четырехугольника являются, прямыми,

 

то этот четырехугольник

есть прямоугольник.

Часть

2

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

1. Дан

рисунок, где D

и Е — середины от­

резков A B и АС.

 

 

a)

Чему

равны

т /. C B F и

т А. CED ,

 

если

т L

А =

33

и т L С =

45?

B )

Если

ВС =

6,

то

D E = ?

 

c)

D B C E является . . . .

 

2.

Чему

равен периметр Д

PQR,

если

Р , Q и R — середины

сторон Д

А ВС,

 

у которого

Л 0 = 1 2 ,

В С =

9 и

Л С = 1 3 ?

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

к

3.

Д а н о . □

G H RM — параллелограмм

и

 

 

MQ = H P . Т р е б у е т с я

д о к а з а т ь . От­

 

 

 

резки

G K и PQ

делят друг

друга

по­

 

 

полам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

На этом

рисунке □

D E B F — параллело­

 

 

 

грамм

и

A E =

C F .

Докажите, что

и

 

 

A B C D — параллелограмм.

5.Докажите, что если биссектрисы двух соседних углов параллелограмма пересекаются, то они перпендикулярны.

6. Дано, что АС | B D , биссектрисы

L

С A B

 

 

 

и L D B A пересекаются в точке Р и

 

 

 

 

 

А В =

2 Р В .

 

 

 

 

 

Найдите х и

у.

 

 

 

 

 

 

 

7. Почему следующее рассуждение несостоятельно?

 

 

И з т еоремы

9.-11

мы знаем ,

что

на плоскости две

прямые,

параллель­

ные т рет ьей

прямой,

параллельны ; поэтому

если А Р || I,

ВР\\1

и А Р , В Р

и I компланарны,

то

А Р || В Р . (Тем

самым

доказывается, что

две пере­

секающиеся

прямые

могут оказаться

па­

 

 

 

раллельными!)

 

 

 

 

 

 

 

8.Определите на этом рисунке меру каж­ дого угла.

9.Докажите, что если на плоскости какая-ли­ бо прямая перпендикулярна одной из двух пересекающихся прямых, то она не пер­ пендикулярна другой.

10 Геометрия

289