ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 Ο ΕΜΒΑΔΑ 10.4 ΑΛΛΟΙ ΤΥΠΟΙ ΓΙΑ ΤΟ ΕΜΒΑΔΟΝ ΤΡΙΓΩΝΟΥ ΘΕΩΡΙΑ 1 Έστω ΑΒΓ ένα τρίγωνο με πλευρές α, β και γ. Συμβολίζουμε με τα την ημιπερίμετρο α + β + γ του ΑΒΓ, δηλαδή: τ =. 2 Το εμβαδόν Ε του τριγώνου ΑΒΓ δίνεται από τον παρακάτω τύπο, που είναι γνωστός ως τύπος του Ήρωνα: Ε= τ ( τ α)( τ β)( τ γ). Απόδειξη 2 Στην παράγραφο 9.4 (Εφαρμογή 2) αποδείξαμε ότι υα = ττ ( α)( τ β)( τ γ), α 1 1 2 οπότε έχουμε: Ε= αυα = α τ( τ α)( τ β)( τ γ) = τ( τ α)( τ β)( τ γ). 2 2 α ΘΕΩΡΙΑ 2 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ και έστω ρ η ακτίνα του εγγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου. Τότε το εμβαδόν Ε του τριγώνου ΑΒΓ δίνεται από τον τύπο: Ε = τρ. Απόδειξη Έστω τρίγωνο ΑΒΓ και ο εγγεγραμμένος κύκλος του (Ι, ρ). Φέρουμε τα τμήματα ΙΑ, ΙΒ και ΙΓ και έτσι το τρίγωνο χωρίζεται στα τρίγωνα ΙΒΓ, ΙΓΑ και ΙΑΒ που έχουν το ίδιο ύψος ρ και δεν έχουν κοινά εσωτερικά σημεία, οπότε έχουμε: Ε = ( ΑΒΓ ) = ( ΙΒΓ ) + ( ΙΓΑ ) + ( ΙΑΒ ) 1 1 1 1 1 = αρ + βρ + γρ = ( α + β + γ) ρ = 2τρ = τρ. 2 2 2 2 2 ΘΕΩΡΙΑ 3 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ και έστω R η ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου του αβγ τριγώνου. Τότε το εμβαδόν Ε του τριγώνου ΑΒΓ δίνεται από τον τύπο: Ε=. 4R Απόδειξη βγ Είναι γνωστό από την εφαρμογή 5 στην παράγραφο 8.2, ότι: υ α =. 2R 1 1 βγ αβγ Με αντικατάσταση στον τύπο: Ε= αυα = α =. 2 2 2R 4R ΘΕΩΡΙΑ 4 (Τριγωνομετρικός τύπος εμβαδού τριγώνου) Το εμβαδόν Ε ενός τριγώνου ΑΒΓ δίνεται από τον τύπο: 1 1 1 Ε= βγ ηµ Α= αγ ηµ Β= αβ ηµ Γ. 2 2 2 Απόδειξη Φέρουμε το ύψος Β = υβ. Αν Α< 90 ο, τότε από το ορθογώνιο τρίγωνο ΔΒΑ έχουμε: Β υβ ηµ Α= ηµ Α= υβ = γ ηµ Α. ΑΒ γ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΤΩΝΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Σελίδα 1
Αν Α> 90 ο, τότε από το ορθογώνιο τρίγωνο ΔΒΑ έχουμε: Β υβ υ ο β ηµ Α 1 = ηµ (180 Α ) = ηµ Α=. ΑΒ γ γ υβ = γ ηµ Α. Αν Α= 90 ο, τότευ = γ = γ ηµ 90 ο = γ ηµ Α. β ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1 α β γ Σε κάθε τρίγωνο ΑΒΓ να αποδειχθεί ότι: = = = 2R. ηµ Α ηµ Β ηµ Γ ΛΥΣΗ 1 Από τις ισότητες: Ε = βγ ηµ 2 Α και αβγ Ε=, έχουμε ότι: 4R 1 αβγ α α βγ ηµ Α= ηµ Α= = 2R. Όμοια προκύπτει: 2 4R 2R ηµ Α β 2R ηµ Β = γ και 2R ηµ Γ =, από τις οποίες προκύπτει το ζητούμενο. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ με α = 13, β = 14 και γ = 15. Να υπολογίσετε: (α) Το εμβαδόν του, (β) Τα ύψη του, (γ) Τις ακτίνες του εγγεγραμμένου και του περιγεγραμμένου κύκλου, (δ) Το εμβαδόν του τριγώνου με κορυφές τα μέσα των πλευρών του ΑΒΓ. ΛΥΣΗ α + β + γ 13+ 14 + 15 42 (α) Έχουμε ότι: τ = τ = = = 21. 2 2 2 Άρα έχουμε: Ε= ττ ( α)( τ β)( τ γ) = 21(21 13)(21 14)(21 15) και = 21 8 7 6 = 84. 1 1 168 (β) Έχουμε ότι: Ε= αυα 84 = 13υ α υα =. Όμοια έχουμε ότι: 2 2 13 1 1 1 1 56 Ε= βυβ 84 = 14υ β υβ = 12 και Ε= γυγ 84 = 15υ γ υγ =. 2 2 2 2 5 (γ) Έχουμε ότι: Ε= τ ρ 84 = 21 ρ ρ = 4. αβγ 13 14 15 13 14 15 65 Επίσης έχουμε ότι: Ε= 84 = R= R=. 4R 4R 84 4 8 13 15 (δ) Έχουμε ότι: ΜΛ =, ΜΛ = 7 και ΜΛ =. Άρα προκύπτει ότι: 2 2 13 15 + 7 + 2 2 21 τ = τ =. Άρα έχουμε: Ε = τ ( τ α)( τ β)( τ γ) 2 2 21 21 13 21 14 21 15 21 7 = = = = = 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 3 21 7 3 21 21. ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΤΩΝΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Σελίδα 2
ΑΣΚΗΣΕΙΣ Άσκηση 1 1 Με τη βοήθεια του τύπου: Ε= βγ ηµ 2 Α, να αποδείξετε ότι: Ε 1 2 βγ. Πότε ισχύει η ισότητα; Άσκηση 2 Σε ένα τρίγωνο ΑΒΓ είναι (ΑΒΓ) = 9 και ρ = 1,5. Ποια είναι η περίμετρός του; Άσκηση 3 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με β = 6, γ = 4 και Α= 30 ο. Να υπολογίσετε: (α) Το εμβαδόν του τριγώνου ΑΒΓ, (β) Τα ύψη υ β και υ γ του τριγώνου ΑΒΓ. Άσκηση 4 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με εμβαδόν 8 τ.μ., στο οποίο ισχύουν ΑΓ= 2ΑΒ και 150 ο Α=. Να βρείτε τα μήκη των πλευρών ΑΒ και ΑΓ. Άσκηση 5 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με α = 10, β = 12 και γ = 14. Να υπολογίσετε: (α) Το εμβαδόν του τριγώνου ΑΒΓ, (β) Την ακτίνα του εγγεγραμμένου και την ακτίνα του περιγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΑΒΓ (γ) Το ημβ. Άσκηση 6 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με ΑΒ = 4, ΑΓ= 7 και Α= 60 ο. Να βρείτε το εμβαδόν του. Άσκηση 7 Δίνεται ορθογώνιο τρίγωνο ΑΒΓ ( Α= 90 ο ), με ΑΒ= 6 και ΑΓ= 8. Να βρείτε: (α) Το εμβαδόν, (β) Το ύψος υ α, (γ) Την ακτίνα ρ του εγγεγραμμένου κύκλου. Άσκηση 8 Δίνεται ισοσκελές τρίγωνο ΑΒΓ, με ΑΒ=ΑΓ= 1 και ΒΓ = 3. Να υπολογίσετε: (α) Τη γωνία Α, (β) Το εμβαδόν του τριγώνου ΑΒΓ, (γ) Τη διάμεσο ΒΜ = µ. Άσκηση 9 Δίνεται ισοσκελές τρίγωνο ΑΒΓ, πλευράς α, του οποίου ο εγγεγραμμένος κύκλος έχει ακτίνα ρ = 4. Να υπολογίσετε: (α) Τη γωνία Α, (β) Το εμβαδόν του τριγώνου ΑΒΓ, (γ) Τη διάμεσο ΒΜ =. β µ β ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΤΩΝΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Σελίδα 3
Άσκηση 10 Δίνεται οξυγώνιο τρίγωνο ΑΒΓ, με α = 6, γ = 4 και εμβαδόν Ε= 6 3 τ.μ. Να υπολογίσετε: (α) Τη γωνία Β, (β) Τη πλευρά β, (γ) Την ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΑΒΓ. Άσκηση 11 Δίνεται παραλληλόγραμμο ΑΒΓΔ, με ΑΒ= 12, Α = 4 και = 60 ο. Να υπολογίσετε: (α) Το εμβαδόν του παραλληλογράμμου ΑΒΓΔ, (β) Το μήκος της διαγωνίου ΑΓ, (γ) Την ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΑΓΔ. Άσκηση 12 Αν σε τρίγωνο ΑΒΓ ισχύει: βγ = αυ, να αποδείξετε ότι: Α= 90 ο. α Άσκηση 13 Αν Ε το εμβαδόν του τρίγωνο ΑΒΓ με πλευρές α, β, γ, να αποδείξετε ότι: (i) Ε< ττ ( α) Α< 90 ο, (ii) Ε= ττ ( α) Α= 90 ο, (iii) Ε> ττ ( α) Α> 90 ο. Άσκηση 14 Αν δυο τρίγωνα ΑΒΓ και Α Β Γ είναι εγγεγραμμένα στον ίδιο κύκλο να αποδείξετε ( ΑΒΓ) αβγ ότι: =. ( ΑΒΓ ) α βγ Άσκηση 15 Έστω τετράπλευρο ΑΒΓΔ εγγράψιμο σε κύκλο. Αν θέσουμε ΑΓ αδ + βγ Γ = γ και Α = δ, να αποδείξετε ότι: =. Β αβ + γδ Άσκηση 16 Οι διαγώνιοι κυρτού τετραπλεύρου ΑΒΓΔ σχηματίζουν γωνία 30 ο. ΑΒ= α, ΒΓ = β, ΑΓ Β Να αποδείξετε ότι: ( ΑΒΓ ) =. 4 Άσκηση 17 Αν ρ είναι η ακτίνα του εγγεγραμμένου κύκλου ενός τριγώνου ΑΒΓ, βγ ηµ Α να αποδείξετε ότι: ρ = α + β +. γ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΤΩΝΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Σελίδα 4
Άσκηση 18 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ και η διάμεσος του ΑΜ = µ α. Αν R, R 1 και R 2 είναι οι ακτίνες των περιγεγραμμένων κύκλων των τριγώνων ΑΒΓ, ΑΒΜ και ΑΓΜ αντίστοιχα, να αποδείξετε ότι: β R1 = γ R2 = µ α R. Άσκηση 19 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με Β= 60 ο, και έστω δ β η διχοτόμος της γωνίας Β. 3 1 1 Να αποδείξετε ότι: = +. δ β α γ Άσκηση 20 2 1 1 α Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με εμβαδόν Ε, στο οποίο ισχύει ότι: + = ηµ Β ηµ Γ Ε. Να αποδείξετε ότι: (α) β + γ = 2α, (β) ρ R = βγ, όπου ρ και R οι ακτίνες του εγγεγραμμένου και περιγεγραμμένου 6 κύκλου, αντίστοιχα, του τριγώνου ΑΒΓ, 1 1 2 (γ) + =. υβ υγ υα Άσκηση 21 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με ΑΒ = 5, ΑΓ= 12, ΒΓ= 13. (α) Να αποδείξετε ότι: Α= 90 ο, (β) Να βρείτε το εμβαδόν του τριγώνου ΑΒΓ. (γ) Αν ΑΔ είναι ύψος του τριγώνου ΑΒΓ, να βρείτε το εμβαδόν του τριγώνου ΑΔΒ (δ) Αν Μ είναι το μέσο της υποτείνουσας ΒΓ, να βρείτε την ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΜΑΓ. Άσκηση 22 Δίνεται τρίγωνο ΑΒΓ, με β = 14, γ = 12 και εμβαδόν Ε= 24 10 τ.μ, ενώ η ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου του είναι ρ = 10. Να υπολογίσετε: (α) Το μήκος της πλευράς α, (β) Την ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΑΒΓ, (γ) Το μήκος της διαμέσου ΑΜ, (δ) Την ακτίνα του εγγεγραμμένου και του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΑΜΒ. Άσκηση 23 Δίνεται οξυγώνιο τρίγωνο ΑΒΓ, με μήκη πλευρών β = 1+ 2, γ = 2 και εμβαδόν βγ 2 ( ΑΒΓ ) =. 4 (α) Να αποδείξετε ότι το μήκος της πλευράς α είναι ίσο με 3, (β) Να υπολογίσετε την ακτίνα R του περιγεγραμμένου κύκλου του τριγώνου ΑΒΓ, (γ) Να υπολογίσετε το μήκος της προβολής της πλευράς ΑΒ πάνω στην πλευρά ΒΓ. ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ ΑΝΤΩΝΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Σελίδα 5