Задание 1 открывает первую часть ЕГЭ по математике и проверяет знание базовой планиметрии. Прямоугольный треугольник - одна из самых частых фигур на экзамене. Знание его свойств пригодится не только здесь, но и в стереометрии (задания 3 и 15), и в сложной планиметрии (задание 18).
В этом конспекте собрано всё, что нужно для уверенного решения задач на углы, катеты, гипотенузу, высоты и медианы в прямоугольном треугольнике.
Основные формулы и теоремы
Прямоугольный треугольник состоит из двух катетов (сторон, образующих прямой угол) и гипотенузы (самой длинной стороны, лежащей напротив прямого угла). Сумма острых углов всегда равна 90∘.
Огромную роль в прямоугольном треугольнике играют тригонометрические функции. Они связывают углы и длины сторон.
Запоминание нескольких пифагоровых троек ускоряет вычисления в разы: их не нужно проверять теоремой Пифагора, ответ уже в памяти.
Самый популярный сюжет в первом задании - линии, проведённые из вершины прямого угла: высота, биссектриса и медиана. У них есть жёсткие свойства.
Алгоритм решения
Задачи этого типа алгоритмичны. Если следовать чёткому плану, запутаться почти невозможно.
Примеры
Разберём три задачи: от прямого применения теоремы Пифагора до классических задач на углы между линиями из прямого угла.
Пример 1. Поиск тригонометрической функции
Условие:
В треугольнике ABC угол C равен 90∘, AB=10, BC=6. Найди cosA.
Записываем определение косинуса
По определению, косинус угла A - это отношение прилежащего катета AC к гипотенузе AB:
cosA=ABAC
Находим катет по теореме Пифагора
Известна гипотенуза AB=10 и противолежащий катет BC=6. Прилежащий катет AC найдём по теореме Пифагора:
AB2=AC2+BC2⟹102=AC2+62
AC2=100−36=64⟹AC=8
Узнаёшь тройку (6,8,10)? Это удвоенная пифагорова тройка (3,4,5) - катет AC=8 можно было записать сразу, без вычислений.
Вычисляем косинус
Подставляем в формулу косинуса:
cosA=108=0,8
Ответ:0,8
Пример 2. Высота к гипотенузе
Условие:
В прямоугольном треугольнике ABC катеты равны AC=9 и BC=12. Из вершины прямого угла C опущена высота CH на гипотенузу. Найди длину CH.
Находим гипотенузу
Найдём гипотенузу по теореме Пифагора:
c2=92+122=81+144=225⟹c=15
Это пифагорова тройка (9,12,15) - утроенная (3,4,5).
Применяем формулу высоты
Применяем формулу высоты к гипотенузе:
h=ca⋅b=159⋅12=15108=7,2
Ответ:7,2
Пример 3. Угол между высотой и медианой
Условие:
Острый угол A прямоугольного треугольника ABC равен 21∘. Найди величину угла между высотой CH и медианой CM, проведёнными из вершины прямого угла C. Ответ дай в градусах.
Находим второй острый угол
Второй острый угол треугольника ABC:
∠B=90∘−21∘=69∘
Используем свойство медианы
Медиана CM равна половине гипотенузы: CM=AM. Значит, треугольник AMC равнобедренный с основанием AC, и углы при основании равны:
∠ACM=∠A=21∘
Считаем угол при высоте
В прямоугольном треугольнике BCH сумма острых углов равна 90∘:
∠BCH=90∘−∠B=90∘−69∘=21∘
(Заметь: ∠BCH всегда равен углу A, а ∠ACM тоже равен углу A из-за равнобедренности. Крайние уголки равны меньшему острому углу!)
Вычисляем искомый угол
Прямой угол C состоит из трёх частей: ∠ACM, ∠MCH и ∠BCH. Значит:
∠MCH=90∘−∠ACM−∠BCH=90∘−21∘−21∘=48∘
Ответ:48
Частые ошибки
Что запомнить
Если известны две стороны прямоугольного треугольника, третья всегда находится по теореме Пифагора. Держи в голове тройки (3,4,5), (5,12,13), (8,15,17) и их кратные - они экономят время.
Биссектриса прямого угла даёт углы 45∘ и 45∘.
Медиана из прямого угла равна половине гипотенузы и разбивает треугольник на два равнобедренных. Замечай равные углы при их основаниях.
Высота к гипотенузе: h=cab, а также h2=p⋅q, где p и q - проекции катетов.
Угол между высотой и медианой, проведёнными из вершины прямого угла, равен модулю разности острых углов треугольника: ∠MCH=∣∠A−∠B∣. Быстрая формула для самопроверки.
Стратегия на экзамене
Проверь себя
В прямоугольном треугольнике гипотенуза равна 26. Чему равна медиана, проведённая из вершины прямого угла?
Катеты прямоугольного треугольника равны 3 и 4. Чему равна высота, опущенная на гипотенузу?
В треугольнике ABC угол C равен 90∘, AB=13, BC=5. Чему равен cosA?
Острые углы прямоугольного треугольника равны 30∘ и 60∘. Чему равен угол между высотой и медианой, проведёнными из вершины прямого угла?