Funkcje, właściwości, wzory i obszar trójkąta równobocznego
A trójkąt równoboczny jest to wielokąt z trzema bokami, gdzie wszystkie są równe; to znaczy, mają ten sam środek. Dla tej cechy nadano jej nazwę równoboczną (równe boki).
Trójkąty są wielokątami uważanymi za najprostsze w geometrii, ponieważ są uformowane z trzech boków, trzech kątów i trzech wierzchołków. W przypadku trójkąta równobocznego, mając równe boki, oznacza to, że jego trzy kąty również będą.
Indeks
- 1 Charakterystyka trójkątów równobocznych
- 1.1 Równe strony
- 1.2 Komponenty
- 2 Właściwości
- 2.1 Kąty wewnętrzne
- 2.2 Kąty zewnętrzne
- 2.3 Suma boków
- 2.4 Zgodne boki
- 2.5 Zgodne kąty
- 2.6 Dwusieczna, mediana i pośrednia są zbieżne
- 2.7 Dwusieczna i wysokość są zbieżne
- 2.8 Orthocenter, barycenter, incenter i circumcenter pokrywają się
- 3 Jak obliczyć obwód?
- 4 Jak obliczyć wysokość?
- 5 Jak obliczyć boki?
- 6 Jak obliczyć obszar?
- 7 ćwiczeń
- 7.1 Pierwsze ćwiczenie
- 7.2 Drugie ćwiczenie
- 7.3 Trzecie ćwiczenie
- 8 Odniesienia
Charakterystyka trójkątów równobocznych
Równe strony
Trójkąty równoboczne są płaskimi i zamkniętymi figurami, złożonymi z trzech segmentów linii prostych. Trójkąty są klasyfikowane według ich właściwości, w odniesieniu do ich boków i kątów; równoboczny został sklasyfikowany za pomocą miary jego boków jako parametru, ponieważ są one dokładnie takie same, to znaczy są przystające.
Trójkąt równoboczny jest szczególnym przypadkiem trójkąta równoramiennego, ponieważ dwa jego boki są przystające. Dlatego wszystkie równoboczne trójkąty są również równoramienne, ale nie wszystkie trójkąty równoramienne będą równoboczne.
W ten sposób trójkąty równoboczne mają te same właściwości trójkąta równoramiennego.
Trójkąty równoboczne można również klasyfikować według amplitudy ich kątów wewnętrznych jako trójkąta kątowego równobocznego, który ma trzy boki i trzy kąty wewnętrzne z tą samą miarą. Kąty będą ostre, czyli będą mniejsze niż 90o.
Komponenty
Trójkąty ogólnie mają kilka linii i punktów, które go tworzą. Służą do obliczania powierzchni, boków, kątów, mediany, dwusiecznej, prostopadłej i wysokości.
- Mediana: to linia, która wychodzi z punktu środkowego jednej strony i osiąga przeciwny wierzchołek. Trzy mediany zbiegają się w punkcie zwanym centroidem lub centroidem.
- Dwusieczna: jest promieniem, który dzieli kąt wierzchołków na dwa kąty równej wielkości, dlatego jest znany jako oś symetrii. Trójkąt równoboczny ma trzy osie symetrii.
W trójkącie równobocznym dwusieczna jest rysowana od wierzchołka pod kątem do jej przeciwnej strony, przecinając ją w punkcie środkowym. Te zgadzają się w punkcie zwanym incentro.
- Pośredniczka: jest segmentem prostopadłym do boku trójkąta, który powstaje w środku tego trójkąta. W trójkącie są trzy mediatory, które zgadzają się w punkcie zwanym circuncentro.
- Wysokość: jest linią biegnącą od wierzchołka do przeciwległej strony, a także ta linia jest prostopadła do tej strony. Wszystkie trójkąty mają trzy wysokości, które pokrywają się w punkcie zwanym ortocentrum.
Właściwości
Główną właściwością trójkątów równobocznych jest to, że będą one zawsze trójkątami równoramiennymi, ponieważ równoramienne są utworzone przez dwie przystające boki, a równoboczne przez trzy.
W ten sposób trójkąty równoboczne odziedziczyły wszystkie właściwości trójkąta równoramiennego:
Kąty wewnętrzne
Suma kątów wewnętrznych jest zawsze równa 180o, a ponieważ wszystkie jego kąty są przystające, każdy z nich mierzy 60o.
Kąty zewnętrzne
Suma kątów zewnętrznych zawsze będzie równa 360o, dlatego każdy kąt zewnętrzny mierzy 120o. Dzieje się tak, ponieważ wewnętrzne i zewnętrzne kąty są uzupełniające, to znaczy, że ich dodanie zawsze będzie równe 180o.
Suma boków
Suma miar dwóch boków musi być zawsze większa niż miara trzeciej strony, czyli a + b> c, gdzie a, b i c są pomiarami każdej strony.
Zgodne strony
Trójkąty równoboczne mają trzy boki o tej samej miary lub długości; to znaczy są przystające. Dlatego w poprzednim punkcie mamy a = b = c.
Zgodne kąty
Trójkąty równoboczne są również znane jako trójkąty równokątne, ponieważ ich trzy kąty wewnętrzne są ze sobą zgodne. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie jego boki mają tę samą miarę.
Dwusieczna, mediana i pośrednia są zbieżne
Dwusieczna dzieli bok trójkąta na dwie części. W trójkątach równobocznych ta strona zostanie podzielona na dwie dokładnie równe części, to znaczy trójkąt zostanie podzielony na dwa przystające trójkąty prawe.
Zatem dwusieczna narysowana z dowolnego kąta trójkąta równobocznego pokrywa się ze środkową i dwusieczną przeciwnej strony tego kąta.
Przykład:
Poniższy rysunek przedstawia trójkąt ABC z punktem środkowym D, który dzieli jeden z jego boków na dwa segmenty AD i BD.
Kiedy rysujesz linię od punktu D do przeciwnego wierzchołka, z definicji otrzymujesz medianę CD, która jest względna do wierzchołka C i boku AB.
Ponieważ segment CD dzieli trójkąt ABC na dwa trójkąty równe CDB i CDA, oznacza to, że będziemy mieli przypadek kongruencji: boku, kąta, boku, a zatem CD będzie również dwusieczną BCD.
Podczas rysowania segmentu CD podziel kąt wierzchołkowy na dwa równe kąty 30o, kąt wierzchołka A nadal mierzy 60o a prosta CD tworzy kąt 90 °o w odniesieniu do punktu środkowego D.
Segmentowa płyta CD tworzy kąty, które mają taki sam pomiar dla trójkątów ADC i BDC, to znaczy są uzupełniające w taki sposób, że pomiar każdego z nich będzie:
Med. (ADB) + Med. (ADC) = 180o
2 * Med. (ADC) = 180o
Med. (ADC) = 180o ÷ 2
Med. (ADC) = 90o.
I tak, segment CD jest również dwusieczną po stronie AB.
Dwusieczna i wysokość są zbieżne
Kiedy rysujesz dwusieczną z wierzchołka kąta do punktu środkowego przeciwnej strony, dzieli trójkąt równoboczny na dwa przystające trójkąty.
W taki sposób powstaje kąt 90 °o (prosto). Oznacza to, że ten odcinek linii jest całkowicie prostopadły do tej strony, a z definicji ta linia byłaby wysokością.
W ten sposób dwusieczna dowolnego kąta trójkąta równobocznego pokrywa się z wysokością względną po przeciwnej stronie tego kąta.
Orthocenter, barycenter, incenter i circumcenter pokrywają się
Ponieważ wysokość, środkowa, dwusieczna i dwusieczna są reprezentowane w tym samym czasie przez ten sam segment, w trójkącie równobocznym punkty spotkań tych segmentów - centrum ortocentryczne, centrum barcentera, centrum i centrum - będą w tym samym punkcie:
Jak obliczyć obwód?
Obwód wielokąta jest obliczany przez sumę boków. Ponieważ w tym przypadku trójkąt równoboczny ma wszystkie swoje boki z tą samą miarą, jego obwód jest obliczany według następującego wzoru:
P = 3 * strona.
Jak obliczyć wysokość?
Ponieważ wysokość jest linią prostopadłą do podstawy, dzieli ją na dwie równe części, rozciągając się do przeciwnego wierzchołka. W ten sposób powstają dwa równe prawe trójkąty.
Wysokość (h) reprezentuje przeciwną stronę (a), połowa boku AC do sąsiedniej strony (b), a bok BC reprezentuje przeciwprostokątną (c).
Używając twierdzenia Pitagorasa, możesz określić wartość wysokości:
a2 + b2= c2
Gdzie:
a2 = wysokość (h).
b2 = strona b / 2.
c2 = strona a.
Zastępując te wartości w twierdzeniu Pitagorasa i usuwając wysokość, mamy:
h2 + ( l / 2)2 = l2
h2 + l2/ 4 = l2
h2 = l2 - l2/ 4
h2 = (4*l2 - l2) / 4
h2 = 3*l2/4
√h2 = √ (3*l2/4)
Jeśli znany jest kąt utworzony przez przystające boki, wysokość (reprezentowaną przez nogę) można obliczyć stosując stosunki trygonometryczne.
Nogi nazywane są przeciwnymi lub sąsiadującymi w zależności od kąta przyjętego jako punkt odniesienia.
Na przykład na poprzedniej figurze katetus h będzie przeciwny do kąta C, ale przylegający do kąta B:
Tak więc wysokość można obliczyć za pomocą:
Jak obliczyć boki?
Istnieją przypadki, w których pomiary boków trójkąta nie są znane, ale ich wysokość i kąty, które powstają w wierzchołkach.
Aby określić obszar w tych przypadkach, konieczne jest zastosowanie współczynników trygonometrycznych.
Znając kąt jednego z jego wierzchołków, identyfikuje się nogi i stosuje się odpowiedni stosunek trygonometryczny:
Zatem noga AB będzie przeciwna do kąta C, ale przylega do kąta A. W zależności od strony lub nogi odpowiadającej wysokości, druga strona jest oczyszczana, aby uzyskać wartość tego, wiedząc, że w trójkącie równobocznym trzy boki zawsze będą miały ten sam rozmiar.
Jak obliczyć obszar?
Obszar trójkątów jest zawsze obliczany przy użyciu tego samego wzoru, mnożąc podstawę przez wysokość i dzieląc przez dwa:
Powierzchnia = (b * h) ÷ 2
Wiedząc, że wysokość jest określona wzorem:
Ćwiczenia
Pierwsze ćwiczenie
Boki trójkąta równobocznego ABC mierzą 20 cm każdy. Oblicz wysokość i powierzchnię tego wielokąta.
Rozwiązanie
Aby wyznaczyć obszar tego trójkąta równobocznego, konieczne jest obliczenie wysokości, wiedząc, że podczas rysowania dzieli on trójkąt na dwa równe prawe trójkąty.
W ten sposób można znaleźć twierdzenie Pitagorasa:
a2 + b2= c2
Gdzie:
a = 20/2 = 10 cm.
b = wysokość.
c = 20 cm.
Dane w twierdzeniu zostają zastąpione:
102 + b2 = 202
100 cm + b2 = 400 cm
b2 = (400 - 100) cm
b2 = 300cm
b = √300 cm
b = 17,332 cm.
Oznacza to, że wysokość trójkąta wynosi 17,332 cm. Teraz można obliczyć obszar danego trójkąta, zastępując go wzorem:
Powierzchnia = (b * h) ÷ 2
Powierzchnia = (20 cm * 17,32 cm) ÷ 2
Powierzchnia = 346,40 cm2 ÷ 2
Powierzchnia = 173,20 cm2.
Innym prostszym sposobem rozwiązania tego ćwiczenia jest zastąpienie danych bezpośrednią formułą obszaru, gdzie wartość wysokości jest również domyślnie:
Drugie ćwiczenie
W krainie o kształcie trójkąta równobocznego posadzone zostaną kwiaty. Jeśli obwód tego lądu wynosi 450 m, oblicz liczbę metrów kwadratowych zajmowanych przez kwiaty.
Rozwiązanie
Wiedząc, że obwód trójkąta odpowiada sumie jego trzech boków, a teren ma kształt trójkąta równobocznego, trzy boki tego trójkąta będą miały tę samą miarę lub długość:
P = bok + bok + bok = 3 * l
3 * l = 450 m.
l = 450 m ÷ 3
l = 150 m.
Teraz wystarczy obliczyć wysokość tego trójkąta.
Wysokość dzieli trójkąt na dwa przystające prawe trójkąty, gdzie jedna z nóg reprezentuje wysokość, a druga połowa podstawy. Według twierdzenia Pitagorasa wysokość można określić:
a2 + b2= c2
Gdzie:
a = 150 m ÷ 2 = 75 m.
c = 150 m.
b = wysokość
Dane w twierdzeniu zostają zastąpione:
(75 m)2+ b2 = (150 m)2
5625 m + b2 = 22.500 m
b2 = 22.500 m - 5.625 m
b2 = 16,875 m
b = 6,816875 m
b = 129,90 m.
Tak więc obszar, który zajmie kwiaty, będzie:
Powierzchnia = b * h ÷ 2
Powierzchnia = (150 m * 129,9 m) ÷ 2
Powierzchnia = (19,485 m2) ÷ 2
Powierzchnia = 9,742,5 m2
Trzecie ćwiczenie
Trójkąt równoboczny ABC jest podzielony przez odcinek linii, który przechodzi od wierzchołka C do punktu środkowego D, znajdującego się po przeciwnej stronie (AB). Segment ten ma 62 metry. Oblicz pole i obwód tego trójkąta równobocznego.
Rozwiązanie
Wiedząc, że trójkąt równoboczny jest podzielony przez odcinek linii, który odpowiada wysokości, tworząc w ten sposób dwa przystające prawe trójkąty, to z kolei dzieli kąt wierzchołka C na dwa kąty za pomocą tej samej miary 30o każdy z nich.
Wysokość stanowi kąt 90 °o w odniesieniu do segmentu AB, a kąt wierzchołka A będzie mierzył 60o.
Następnie używając jako odniesienia, kąt 30o, wysokość CD jest ustalona jako noga przylegająca do kąta, a BC jako przeciwprostokątna.
Z tych danych można określić wartość jednego z boków trójkąta, stosując współczynniki trygonometryczne:
Ponieważ w trójkącie równobocznym wszystkie boki mają dokładnie taką samą miarę lub długość, oznacza to, że każdy bok trójkąta równobocznego ABC jest równy 71,6 metra. Wiedząc o tym, można określić swój obszar:
Powierzchnia = b * h ÷ 2
Powierzchnia = (71,6 m * 62 m) ÷ 2
Powierzchnia = 4 438,6 m2 ÷ 2
Powierzchnia = 219,39,3 m2
Obwód jest sumą trzech jego stron:
P = bok + bok + bok = 3 * l
P = 3*l
P = 3 * 71,6 m
P = 214,8 m.
Referencje
- Álvaro Rendón, A. R. (2004). Rysunek techniczny: notatnik aktywności.
- Arthur Goodman, L. H. (1996). Algebra i trygonometria z geometrią analityczną. Pearson Education.
- Baldor, A. (1941). Algebra Hawana: Kultura.
- BARBOSA, J. L. (2006). Płaska geometria euklidesowa. SBM. Rio de Janeiro, .
- Coxford, A. (1971). Geometria Podejście do transformacji. USA: Laidlaw Brothers.
- Euclid, R. P. (1886). Elementy geometrii Euklidesa.
- Héctor Trejo, J. S. (2006). Geometria i trygonometria.
- León Fernández, G. S. (2007). Zintegrowana geometria Metropolitan Technological Institute.
- Sullivan, J. (2006). Algebra i trygonometria Pearson Education.