1. Определение многоугольника
Многоугольник — это геометрическая фигура, которая состоит из конечного числа отрезков (сторон), соединяющих точки (вершины) на плоскости так, что никакие три последовательные вершины не лежат на одной прямой, и никакие две непересекающиеся стороны не пересекаются.
Вершины — точки, где сходятся стороны многоугольника.
Стороны — отрезки, образующие многоугольник.
Диагонали — отрезки, соединяющие любые две не соседние вершины многоугольника.
Периметр — сумма длин всех сторон многоугольника.
Формула суммы углов выпуклого многоугольника:
Сумма внутренних углов выпуклого n-угольника равна \( S = (n-2) \cdot 180^{\circ} \).
2. Теоремы о средних линиях
Теорема о средней линии треугольника: Средняя линия треугольника, соединяющая середины двух его сторон, параллельна третьей стороне и равна половине этой стороны.
Теорема о средней линии трапеции: Средняя линия трапеции параллельна её основаниям и равна полусумме оснований.
Доказательство теоремы о средней линии треугольника:
Пусть \( ABC \) — данный треугольник, \( MN \) — средняя линия, где \( M \) — середина \( AB \), \( N \) — середина \( AC \).
Построим точку \( K \) так, чтобы \( M \) была серединой отрезка \( NK \). Тогда четырёхугольник \( ABCK \) — параллелограмм, так как его диагонали \( AK \) и \( BC \) делятся точкой пересечения \( M \) пополам.
Отсюда \( NK \) параллельно \( AB \) и \( NK = AB \).
Рассмотрим треугольники \( AMN \) и \( KNC \).
\( AM = MB \) (по условию).
\( MN \) параллельно \( BC \), а значит, \( MN \) параллельно \( KC \).
\( ∠ AMN = ∠ KBC \) (как накрест лежащие при параллельных \( MN \) и \( BC \) и секущей \( BK \)).
\( ∠ ANM = ∠ KCB \) (как накрест лежащие при параллельных \( NK \) и \( BC \) и секущей \( AC \)).
\( ∠ MAN = ∠ BKC \) (как накрест лежащие при параллельных \( AB \) и \( KC \) и секущей \( BC \)).
\( ∣ AMN = ∣ KNC \) (по трём углам, или так как \( AM = KC = \frac{1}{2} AB \) и \( AN = NC \)).
Из равенства треугольников следует, что \( MN = NC \). Так как \( NK = AB \) и \( MN = \frac{1}{2} NK \), то \( MN = \frac{1}{2} AB \).
Также из равенства треугольников следует, что \( AN = KN \).
Рассмотрим треугольник \( ABK \). \( M \) — середина \( AB \), \( N \) — середина \( AK \). Значит, \( MN \) — средняя линия треугольника \( ABK \). Следовательно, \( MN \) параллельна \( BK \) и \( MN = \frac{1}{2} BK \).
Так как \( BK \) параллельна \( AC \) (из построения параллелограмма), то \( MN \) параллельна \( AC \).
3. Радиус окружности
Дано: \( OB = 5 \text{ см} \) (радиус), \( BD = 1 \text{ см} \), \( OD ⊥ AC \).
Найти: \( AC \).
Решение:
Так как \( OD ⊥ AC \), то \( D \) — середина хорды \( AC \). Значит, \( AC = 2 AD \).
\( R = OB = OA = OC = 5 \text{ см} \).
Рассмотрим \( △ ODA \) — прямоугольный треугольник, так как \( OD ⊥ AC \).
\( OA \) — гипотенуза, \( OA = 5 \text{ см} \).
\( OD = OB - BD = 5 - 1 = 4 \text{ см} \).
По теореме Пифагора найдём \( AD \):
\[ AD^2 = OA^2 - OD^2 = 5^2 - 4^2 = 25 - 16 = 9 \]
\[ AD = √9 = 3 \text{ см} \]
Теперь найдём \( AC \):
\[ AC = 2 AD = 2 · 3 = 6 \text{ см} \]
Ответ: 6 см.
4. Площадь прямоугольника
Дано: Периметр \( P = 56 \text{ см} \), диагональ \( d = 20 \text{ см} \).
Найти: Площадь \( S \).
Решение:
Пусть стороны прямоугольника равны \( a \) и \( b \).
Периметр прямоугольника: \( P = 2(a+b) \).
\[ 56 = 2(a+b) \]
\[ a+b = \frac{56}{2} = 28 \]
По теореме Пифагора для прямоугольного треугольника, образованного сторонами \( a, b \) и диагональю \( d \):
\[ a^2 + b^2 = d^2 \]
\[ a^2 + b^2 = 20^2 = 400 \]
Мы имеем систему уравнений:
\[ \begin{cases} a+b = 28 \ a^2+b^2 = 400
\end{cases} \]
Возведём первое уравнение в квадрат:
\[ (a+b)^2 = 28^2 \]
\[ a^2 + 2ab + b^2 = 784 \]
Подставим \( a^2 + b^2 = 400 \) в полученное уравнение:
\[ 400 + 2ab = 784 \]
\[ 2ab = 784 - 400 = 384 \]
\[ ab = \frac{384}{2} = 192 \]
Площадь прямоугольника \( S = ab \).
\[ S = 192 \text{ см}^2 \]
Ответ: 192 см2.