直角三角形是一個幾何圖形,是有一個角為直角的三角形,有普通的直角三角形和等腰直角三角形兩種。其符合勾股定理,具有一些特殊性質(zhì)和判定方法。其固定邊長比例結(jié)合三角函數(shù)(SohCahToa)可求解未知變量,并涉及等腰直角三角形分割正方形等幾何場景。
圖示
直角三角形如圖所示:分為兩種情況,有普通的直角三角形,還有等腰直角三角形(特殊情況)在直角三角形中,與直角相鄰的兩條邊稱為直角邊,直角所對的邊稱為斜邊。直角三角形直角所對的邊也叫作“弦”。若兩條直角邊不一樣長,短的那條邊叫作“勾”,長的那條邊叫作“股”。
判定定理
等腰直角三角形是一種特殊的三角形
等腰直角三角形是一種特殊的三角形,具有所有三角形的性質(zhì):具有穩(wěn)定性、內(nèi)角和為180°。兩直角邊相等,兩銳角為45°,斜邊上中線、角平分線、垂線三線合一,等腰直角三角形斜邊上的高為此三角形外接圓的半徑R。
特殊性質(zhì)
它除了具有一般三角形的性質(zhì)外,具有一些特殊的性質(zhì):
1、直角三角形兩直角邊的平方和等于斜邊的平方。如圖,(勾股定理)
2、在直角三角形中,兩個銳角互余。如圖,若
3、直角三角形中,斜邊上的中線等于斜邊的一半(即直角三角形的外心位于斜邊的中點,外接圓半徑R=C/2)。該性質(zhì)稱為直角三角形斜邊中線定理。
4、直角三角形的兩直角邊的乘積等于斜邊與斜邊上高的乘積。例如有些三角形的內(nèi)角有一些簡單的關系,例如45–45–90度三角形,這是各角有特殊關系的直角三角形。也有些直角三角形的各邊有特殊關系,例如各邊的比例可以用自然數(shù)表示,例如3:4:5,或是可以用黃金比例表示等。若在處理這些三角形時知道其特殊的邊關系或角關系,可以快速計算一些幾何問題而不需用到較復雜的公式。
5、如圖,Rt△ABC中,,AD是斜邊BC上的高,則有射影定理如下:
(1)。
(2)。
(3)。
射影定理,又稱“歐幾里德定理”:在直角三角形中,斜邊上的高是兩條直角邊在斜邊射影的比例中項,每一條直角邊又是這條直角邊在斜邊上的射影和斜邊的比例中項。是數(shù)學圖形計算的重要定理。
6、在直角三角形中,如果有一個銳角等于30°,那么它所對的直角邊等于斜邊的一半。
在直角三角形中,如果有一條直角邊等于斜邊的一半,那么這條直角邊所對的銳角等于30°。
證明方法多種,下面采取較簡單的幾何證法。
先證明定理的前半部分,Rt△ABC中,
∵
∴(直角三角形兩銳角互余)
取AB中點D,連接CD,根據(jù)直角三角形斜邊中線定理可知
∴△BCD是等邊三角形(有一個角是60°的等腰三角形是等邊三角形)
∴
再證明定理的后半部分,Rt△ABC中,
取AB中點D,連接CD,那么(直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半)
又∵
∴
∴
∴
7、如圖,
在Rt△ABC中,AD是斜邊上的高,則:
證明:
兩邊乘以2,再平方得
運用勾股定理,再兩邊除以,最終化簡即得
性質(zhì)8:直角三角形被斜邊上的高分成的兩個直角三角形和原三角形相似。
判定方法
判定1:有一個角為90°的三角形是直角三角形。
判定2:若,則以a、b、c為邊的三角形是以c為斜邊的直角三角形(勾股定理的逆定理)。
判定3:若一個三角形30°內(nèi)角所對的邊是某一邊的一半,則這個三角形是以這條長邊為斜邊的直角三角形。
判定4:兩個銳角互為余角(兩角相加等于90°)的三角形是直角三角形。
判定5:若兩直線相交且它們的斜率之積互為負倒數(shù),則兩直線互相垂直。那么這個三角形為直角三角形。
判定6:若在一個三角形中一邊上的中線等于其所在邊的一半,那么這個三角形為直角三角形。參考直角三角形斜邊中線定理
判定7:一個三角形30°角所對的邊等于某一鄰邊的一半,則這個三角形為直角三角形。
判定3和7的證明:
已知△ABC中,,∠A,∠C對的邊分別為a,c,且
證法1:
正弦定理,在△ABC中,有
將a與c的關系及∠A的度數(shù)代入之后化簡得
又∵
∴
證法2
反證法,假設,過B作于D
在Rt△ABD中,∵
∴(30°的直角邊等于斜邊的一半)
又∵
∴
但BD是B到直線AC的垂線段,根據(jù)垂線段最短可知,從而出現(xiàn)矛盾。
(或從得,那么△ABC中就有兩個直角,這是不可能的事情)
∴假設不成立,
證法3
利用三角形的外接圓證明
作△ABC的外接圓,設圓心為O,連接OC,OB
∵,A在圓上
∴
∵
∴△BOC是等邊三角形,
又∵
∴AB是直徑
∴(直徑所對的圓周角是直角)
基本簡介
等腰直角三角形的邊角之間的關系:
(1)三角形三內(nèi)角和等于180°;
(2)三角形的一個外角等于和它不相鄰的兩個內(nèi)角之和;
(3)三角形的一外角大于任何一個和它不相鄰的內(nèi)角;
(4)三角形兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小于第三邊;
(5)在同一個三角形內(nèi),大邊對大角,大角對大邊.
等腰直角三角形中的四條特殊的線段:角平分線,中線,高,中位線.
(1)三角形的角平分線的交點叫做三角形的內(nèi)心,它是三角形內(nèi)切圓的圓心,它到各邊的距離相等.
(三角形的外接圓圓心,即外心,是三角形三邊的垂直平分線的交點,它到三個頂點的距離相等).
(2)三角形的三條中線的交點叫三角形的重心,它到每個頂點的距離等于它到對邊中點的距離的2倍。
(3)三角形的三條高的交點叫做三角形的垂心。
(4)三角形的中位線平行于第三邊且等于第三邊的二分之一。
(5)三角形的一條內(nèi)角平分線與兩條外角平分線交于一點,該點即為三角形的旁心。
注意:
①任意三角形的內(nèi)心、重心都在三角形的內(nèi)部 .
②鈍角三角形垂心、外心在三角形外部。
③直角三角形垂心、外心在三角形的邊上。
(直角三角形的垂心為直角頂點,外心為斜邊中點。)
④銳角三角形垂心、外心在三角形內(nèi)部。
⑤任意三角形的旁心一定在三角形的外部。
相關線段
中線:頂點與對邊中點的連線,平分三角形。
角平分線:平分三角形一內(nèi)角的線段。
高線:三角形中一頂點向?qū)呑鞯拇咕€
勾股定理
勾股定理
如果直角三角形兩直角邊分別為A,B,斜邊為C,那么即直角三角形兩直角邊長的平方和等于斜邊長的平方。如果三角形的三條邊A,B,C滿足;,還有變形公式: ,如:一條直角邊是a,另一條直角邊是b,如果a的平方與b的平方和等于斜邊c的平方那么這個三角形是直角三角形。(稱勾股定理的逆定理)由畢達哥拉斯在公元前550年提出。
應用舉例
如圖1,是屋架設計圖的一部分,點D是斜梁AB的中點
立柱為BC,DE垂直于橫梁AC,,求BC、DE要多長?
解:∵
又
∵點D是AB的中點,
斜邊公式
(一)已知兩條直角邊的長度,可按公式:計算斜邊。
(二)如已知一條直角邊和一個銳角,可用直角三角函數(shù)計算斜邊。
直角三角形ABC的六個元素中除直角C外,其余五個元素有如下關系:
例:角A等于30°,角A的對邊是4米,計算斜邊C是多少?
查表
三角函數(shù)
三角函數(shù)值除了查表,也可以用電腦系統(tǒng)自帶的計算器,計算。
開始——程序——附件——計算器。這個計算器有兩種模式,點‘查看’有一個下拉菜單,有標準型和科學型,選擇科學型,輸入度數(shù)后正弦點sin,余弦點cos,正切點tan,值就直接顯示出來了。
這里有一個度和度分秒轉(zhuǎn)換的問題。如 18.69度,其中整數(shù)18就是18°,那么,用這里整數(shù)41就是41分,再
再用這個24就是秒。
也可以用計算器直接轉(zhuǎn)換:輸入度數(shù)18.69——鉤上Hyp——再點dms
就顯示出18.4124,這就是18度41分24秒。
如要轉(zhuǎn)換回去就輸入18.4124——鉤上Inv——再點dms,就轉(zhuǎn)換了。
有一點請注意,顯示度分秒時,小數(shù)點后面是一位數(shù)或三位數(shù)如:
15.3; 15.302,應讀作15度30分;和15度30分20秒。
解直角三角形
含義:一般地,直角三角形中,除直角外,共有五個元素,即3條邊和2個銳角,由直角三角形中除直角外的已知元素,求出未知元素的過程,叫做解直角三角形。
1.三條邊的關系:
2.歸納
利用解直角三角形的知識解決實際問題的一般過程:
參考資料 >