Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

Начертайте хоризонтална права \( g \), простираща се в двете посоки. Начертайте права \( m \), която пресича правата \( g \) в точка \( M \), образувайки остър ъгъл в горната полуравнина (над правата \( g \)). Върху правата \( m \), над правата \( g \), отбележете произволна точка \( A \), различна от \( M \). Постройте отсечка \( AH \), която е перпендикулярна на правата \( g \) и я пресича в точка \( H \). Продължете отсечката \( AH \) отвъд точка \( H \) под правата \( g \) до точка \( A' \), така че точка \( H \) да е среда на отсечката \( AA' \) и отсечките \( AH \) и \( HA' \) да са с равна дължина. Начертайте права \( m' \), която преминава през точките \( M \) и \( A' \) и се простира отвъд тях. Визуално маркирайте равните отсечки \( AH \) и \( HA' \) с еднакви символи (напр. по една чертичка) и обозначете двата прави ъгъла (90 градуса) при точка \( H \), образувани между линията \( AA' \) и правата \( g \). Дадено: \( m, g \) – прави; \( m \cap g \); \( m' = \sigma_{g}(m) \) Да се докаже: \( g = l_{\angle(m; m')} \) Доказателство: Нека \( m \cap g = M \)\[ \Rightarrow \angle(m; m') = \angle AMA' \]Избираме произволна точка \( A \in m \). Тъй като \( m' = \sigma_{g}(m) \), то \( A' = \sigma_{g}(A) \), където \( A' \in m' \). От определението за осева симетрия следва, че оста \( g \) е симетрала на отсечката \( AA' \):\[ g = s_{AA'} \]Тъй като точка \( M \in g \), то тя лежи върху симетралата на \( AA' \):\[ M \in s_{AA'} \Rightarrow MA = MA' \]Следователно \( \triangle MAA' \) е равнобедрен с основа \( AA' \). В равнобедрения \( \triangle MAA' \), правата \( g \) лежи на симетралата към основата, която съвпада с ъглополовящата през върха \( M \).\[ \Rightarrow g = l_{\angle AMA'} \]Твърдението е доказано.

Подробно решение


Начертайте хоризонтална права \( g \), простираща се в двете посоки. Начертайте права \( m \), която пресича правата \( g \) в точка \( M \), образувайки остър ъгъл в горната полуравнина (над правата \( g \)). Върху правата \( m \), над правата \( g \), отбележете произволна точка \( A \), различна от \( M \). Постройте отсечка \( AH \), която е перпендикулярна на правата \( g \) и я пресича в точка \( H \). Продължете отсечката \( AH \) отвъд точка \( H \) под правата \( g \) до точка \( A' \), така че точка \( H \) да е среда на отсечката \( AA' \) и отсечките \( AH \) и \( HA' \) да са с равна дължина. Начертайте права \( m' \), която преминава през точките \( M \) и \( A' \) и се простира отвъд тях. Визуално маркирайте равните отсечки \( AH \) и \( HA' \) с еднакви символи (напр. по една чертичка) и обозначете двата прави ъгъла (90 градуса) при точка \( H \), образувани между линията \( AA' \) и правата \( g \).
Дадено: прави \( m \) и \( g \); \( m \cap g \); \( m' = \sigma_{g}(m) \) Да се докаже: \( g \) е ъглополовяща на ъгъла, образуван от правите \( m \) и \( m' \)

Стъпка 1: Определяне на пресечната точка и ъгъла

Нека пресечната точка на правите \( m \) и \( g \) е точка \( M \). Тъй като точка \( M \) лежи върху оста на симетрия \( g \), нейният образ при осевата симетрия съвпада със самата нея, т.е. \( \sigma_{g}(M) = M \). По условие правата \( m' \) е образът на правата \( m \), следователно точка \( M \) лежи и върху правата \( m' \). Ъгълът, чиято ъглополовяща търсим, е \( \angle(m; m') \), който можем да означим с връх в точка \( M \).

Стъпка 2: Избиране на произволна точка и построяване на нейния образ

Избираме произволна точка \( A \) върху правата \( m \), различна от точка \( M \). Нека точка \( A' \) е образът на точка \( A \) при осевата симетрия с ос правата \( g \), следователно записваме: \[ A' = \sigma_{g}(A) \] Тъй като \( m' = \sigma_{g}(m) \) и точка \( A \) лежи на \( m \), то нейният образ \( A' \) задължително лежи върху правата \( m' \). Тогава ъгълът между двете прави може да се запише като \( \angle AMA' \).

Стъпка 3: Прилагане на свойствата на осевата симетрия

По дефиницията за осева симетрия, оста \( g \) е симетрала на отсечката, свързваща точка и нейния образ. Следователно правата \( g \) е симетрала на отсечката \( AA' \). Това означава, че правата \( g \) е перпендикулярна на отсечката \( AA' \) и минава през нейната среда. Можем да запишем правата \( g \) като симетралата \( s_{AA'} \).

Стъпка 4: Доказване, че правата е ъглополовяща

Тъй като пресечната точка \( M \) лежи върху правата \( g \), а правата \( g \) е симетралата \( s_{AA'} \), то точка \( M \) е на равни разстояния от краищата на отсечката \( AA' \). Следователно \( MA = MA' \). Разглеждаме \( \triangle MAA' \). Тъй като има две равни страни (\( MA = MA' \)), той е равнобедрен с основа \( AA' \). В равнобедрения \( \triangle MAA' \), правата \( g \) минава през върха \( M \) и е симетрала на основата \( AA' \). От свойствата на равнобедрения триъгълник знаем, че симетралата към основата съвпада с медианата, височината и ъглополовящата през върха. Следователно правата \( g \) е ъглополовяща на \( \angle AMA' \). С това твърдението е доказано.

Кратък запис на решението:

Нека \( m \cap g = M \). Избираме \( A \in m \). Тогава \( A' = \sigma_{g}(A) \Rightarrow A' \in m' \). От осевата симетрия следва, че правата \( g \) е симетрала на \( AA' \): \[ g = s_{AA'} \] Тъй като \( M \in g \), то \( M \in s_{AA'} \Rightarrow MA = MA' \). Разглеждаме \( \triangle MAA' \) - той е равнобедрен (\( MA = MA' \)). Тъй като \( g \) е симетрала към основата на равнобедрен триъгълник, тя е и ъглополовяща на ъгъла при върха. \[ \Rightarrow g = l_{\angle AMA'} = l_{\angle(m; m')} \]

Най-важното от урока

Симетрични точки: Точка \(M'\) е симетрична на \(M\) спрямо ос \(g\), ако \(g\) е перпендикулярна на \(MM'\) и я разполовява.
Осева симетрия: Преобразувание, което "огледално" отразява всяка точка спрямо ос. Тя запазва дължини и ъгли (\( \triangle ABC \cong \triangle A'B'C' \)).
Ос на симетрия на фигура: Права, спрямо която фигурата е свой собствен огледален образ. Пример: височината към основата на равнобедрен триъгълник; всеки диаметър на окръжност.
Точка \(M'\) се нарича симетрична на точка \(M\) относно права \(g\), ако правата \(g\) е симетрала на отсечката \(MM'\). Това означава, че са изпълнени две условия:
  1. Правата \(g\) е перпендикулярна на отсечката \(MM'\) (\(g \perp MM'\)).
  2. Правата \(g\) минава през средата на отсечката \(MM'\).
{Илюстрация на симетрични точки: права g, точка M извън нея. Отсечката MM' е перпендикулярна на g и се разполовява от нея в точка M₀.}
Ако една точка \(P\) лежи на правата \(g\), то нейната симетрична точка \(P'\) съвпада със самата нея (\(P \equiv P'\)).
Дадена е точка A(5, 3). Оста на симетрия е хоризонталната ос Ox. Кои са координатите на симетричната точка A'?
Отговор: A' има същата x-координата и противоположна y-координата. Следователно A'(5, -3).
Осева симетрия е геометрично преобразувание, при което на всяка точка \(X\) от равнината се съпоставя нейната симетрична точка \(X'\) спрямо дадена права \(g\), наречена ос на симетрия.
Осевата симетрия е еднаквост, което означава, че запазва разстоянията, ъглите и формата на фигурите.
  • Образът на отсечка е равна на нея отсечка.
  • Образът на триъгълник е еднакъв на него триъгълник.
  • Образът на окръжност е еднаква на нея окръжност.
{Диаграма, показваща ос на симетрия g и как отсечка AB се изобразява в равна на нея отсечка A'B', а триъгълник CDE се изобразява в еднакъв на него триъгълник C'D'E'.}
За да построим образа на \(\triangle ABC\) при осева симетрия с ос \(g\), намираме симетричните точки \(A', B', C'\) на върховете му. Образът е \(\triangle A'B'C'\), който е еднакъв на първообраза: \(\triangle ABC \cong \triangle A'B'C'\).
Даден е ъгъл \(\alpha = 60^\circ\). Каква е мярката на неговия образ \(\alpha'\) при осева симетрия?
Отговор: Осевата симетрия запазва мерките на ъглите, следователно \(\alpha' = 60^\circ\).
Една фигура се нарича симетрична, ако съществува ос на симетрия \(g\), така че образът на фигурата при осева симетрия \(S_g\) съвпада със самата фигура.
{Две фигури: равнобедрен триъгълник с ос на симетрия височината към основата, и окръжност с ос на симетрия един от диаметрите й.}
  • Равнобедрен триъгълник: Има една ос на симетрия - височината към основата.
  • Правоъгълник: Има две оси на симетрия - правите, които свързват средите на срещуположните страни (средните отсечки).
  • Окръжност: Има безброй много оси на симетрия - всеки неин диаметър.
Колко оси на симетрия има равностранният триъгълник?
Отговор: Равностранният триъгълник има 3 оси на симетрия. Това са трите му височини (които са също и ъглополовящи и медиани).

Задачи за упражнение

Лесна: Колко оси на симетрия има една отсечка?
Отговор: Две. Едната е симетралата на отсечката, а другата е правата, която съдържа самата отсечка.
Средна: Фигура е съставена от две пресичащи се окръжности с равни радиуси. Колко оси на симетрия има тази фигура?
Отговор: Фигурата има две оси на симетрия. Едната ос е правата, която минава през центровете на двете окръжности. Другата ос е правата, която минава през пресечните им точки.
Трудна: Даден е ъгъл с връх \(O\). Точка \(A\) лежи на едното рамо, а точка \(B\) - на другото, като \(OA \neq OB\). Постройте точки \(M\) на едното рамо и \(N\) на другото така, че \(MN \perp OA\) и \(MN\) се разполовява от ъглополовящата на ъгъла.
Нека ъглополовящата е \(l\). Търсим точки \(M\) и \(N\), за които \(l\) е симетрала на отсечката \(MN\). Това означава, че \(M\) и \(N\) трябва да са симетрични относно \(l\).
Понеже \(N\) лежи на второто рамо на ъгъла, то нейната симетрична точка \(M\) трябва да лежи на образа на второто рамо при симетрия спрямо \(l\). Но образът на второто рамо е точно първото рамо.
Условието \(MN \perp OA\) означава, че правата \(MN\) е перпендикулярна на едното рамо.
Построение: Вземаме произволна точка \(B_1\) от второто рамо. Намираме симетричната й точка \(A_1\) спрямо ъглополовящата. Правата \(A_1B_1\) е перпендикулярна на ъглополовящата, а не на рамото.
Правилно решение: От произволна точка \(P\) на второто рамо спускаме перпендикуляр към първото рамо. Нека петата е \(Q\). Точките \(P\) и \(Q\) не са симетрични спрямо ъглополовящата (освен ако ъгълът не е 90 градуса). Търсим точка \(N\) на второто рамо, чийто симетричен образ \(M\) спрямо ъглополовящата \(l\) да лежи на първото рамо, и отсечката \(MN\) да е перпендикулярна на \(OA\). Симетрията спрямо \(l\) преобразува \(OA\) в \(OB\) и \(OB\) в \(OA\). За да бъде \(MN \perp OA\), трябва и \(M'N' \perp O'A'\). Образът на \(OA\) е \(OB\), а на \(MN\) е \(NM\). Следователно трябва \(NM \perp OB\). И така, отсечката \(MN\) трябва да е перпендикулярна и на двете рамена, което е възможно само ако те са успоредни. Това е противоречие.
Корекция на разсъждението: Нека \(l\) е ъглополовящата. Ние търсим точки \(M\) на рамото \(p_1\) и \(N\) на рамото \(p_2\), така че \(MN \perp p_1\) и \(l\) е симетрала на \(MN\). Тъй като \(l\) е симетрала, \(M\) и \(N\) са симетрични относно \(l\). Нека построим образа на рамото \(p_1\) спрямо \(l\). Този образ е рамото \(p_2\). Образът на правата \(MN\), която е перпендикулярна на \(p_1\), ще бъде права, перпендикулярна на образа на \(p_1\), т.е. перпендикулярна на \(p_2\). Но образът на правата \(MN\) е самата права \(MN\), защото \(M\) отива в \(N\), а \(N\) в \(M\). Следователно, правата \(MN\) трябва да бъде перпендикулярна едновременно на \(p_1\) и на \(p_2\). Това е невъзможно, освен ако рамената са успоредни (което не е ъгъл) или съвпадат.
Явно има грешка в условието на задачата или тя няма решение. Нека приемем, че се иска \(l\) да е симетрала на \(MN\) и \(M \in OA, N \in OB\). Тогава \(M\) и \(N\) са симетрични спрямо \(l\). За да ги намерим, е нужно допълнително условие.

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

103886 решения

1942 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас