С помощью циркуля и линейки постройте на плоскости треугольник по следующим данным: длина высоты из вершины A, точка пересечения медиан и угол при вершине B; обсудите существование, единственность (или множественность) построения и приведите пошаговый алгоритм

9 Ноя в 21:59
4 +1
0
Ответы
1
Кратко: решений, вообще говоря, бесконечно много (неоднозначно). Необходимое и достаточное условие существования — ha>0h_a>0ha >0 и sin⁡β≠0\sin\beta\ne0sinβ=0. Ниже — пояснение и конструкция.
Основные соотношения (без доказательств): если BCBCBC — основание, GGG — центр масс (точка пересечения медиан), то расстояние от GGG до прямой BCBCBC равно ha3\dfrac{h_a}{3}3ha . Обозначим
s=ha3. s=\frac{h_a}{3}.
s=3ha .
Пусть BBB — любая точка на прямой BCBCBC; луч BABABA образует с BCBCBC заданный угол β\betaβ. Тогда проекция длины отрезка BABABA на нормаль к BCBCBC даёт высоту hah_aha , значит длина отрезка вдоль луча BABABA, от BBB до AAA, равна
t=hasin⁡β. t=\frac{h_a}{\sin\beta}.
t=sinβha .
Если построить AAA по этому правилу, то положив
C=3G−A−B C=3G-A-B
C=3GAB
(векторно), получим вершину CCC на той же прямой BCBCBC. Это даёт бесконечное множество решений (для каждой подходящей прямой BCBCBC и для каждой точки BBB на ней получается треугольник).
Пошаговый алгоритм построения одного треугольника (циркуль и линейка):
1. Вычислите s=ha3s=\dfrac{h_a}{3}s=3ha . Постройте окружность с центром в GGG и радиусом sss.
2. Выберите любую прямую lll, касательную к этой окружности (касательная означает: расстояние от GGG до lll равно sss). (Если хотите перечислить все решения — перебирайте все такие касательные.) На выбранной касательной возьмите произвольную точку BBB.
3. Через BBB постройте луч BABABA, образующий с прямой lll угол β\betaβ (на нужной стороне).
4. На луче BABABA отложите отрезок BABABA длины
BA=t=hasin⁡β, BA=t=\frac{h_a}{\sin\beta},
BA=t=sinβha ,
получив точку AAA. (Альтернативно: провести через BBB луч под углом β\betaβ к lll и отметить на нём точку, у которой расстояние до lll равно hah_aha .)
5. Постройте точку MMM на продолжении луча GAGAGA в сторону, противоположную AAA, так, чтобы
GM=12 AG. GM=\frac{1}{2}\,AG.
GM=21 AG.
(То есть на прямой GAGAGA от точки GGG отложите в обратном направлении половину отрезка AGAGAG.) Тогда MMM — середина отрезка BCBCBC.
6. Отразите точку BBB относительно MMM; полученная точка есть CCC. (Так как MMM — середина BCBCBC.)
7. Треугольник ABCABCABC имеет высоту из AAA длины hah_aha , центр масс GGG и угол при BBB равный β\betaβ.
Обсуждение существования и единственности:
- Необходимое условие: ha>0h_a>0ha >0 и sin⁡β≠0\sin\beta\ne0sinβ=0 (иначе высота не достигаема или угол вырожден). При этих условиях прямая BCBCBC должна быть любой касательной к окружности радиуса s=ha/3s=h_a/3s=ha /3 с центром в GGG — таких касательных бесконечно много. Для каждой выбранной касательной и любой точки BBB на ней по описанному алгоритму вы получаете треугольник. Следовательно, решений бесконечно много (неединственность, семейство параметризуется положением касательной и положением BBB на ней).
- Частные вырожденные случаи: если β=0\beta=0β=0 или π\piπ (прямая), или ha=0h_a=0ha =0 — треугольник невозможен; при sin⁡β≠0\sin\beta\ne0sinβ=0 и ha>0h_a>0ha >0 построение всегда реализуемо.
Замечание: если требуется единственное (или конечное число) решение, нужно добавить дополнительное условие (например, положение точки BBB на некоторой заданной прямой или длину стороны BCBCBC или расстояние от GGG до BBB и т. п.).
10 Ноя в 01:23
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир