Постройте треугольник по двум углам и медиане, исходящей из вершины между ними; обсудите случаи существования и единственности решения и предложите алгоритм построения

24 Ноя в 12:35
2 +2
0
Ответы
1
Пусть даны углы α\alphaα и γ\gammaγ в вершинах AAA и CCC и длина медианы из вершины между ними (то есть из BBB) равная mmm. Обозначим стороны классически: a=BC, b=AC, c=ABa=BC,\; b=AC,\; c=ABa=BC,b=AC,c=AB, угол в BBB равен B=π−α−γB=\pi-\alpha-\gammaB=παγ.
1) Формула и вывод единственности/существования.
Медиана из BBB удовлетворяет
m2=12(a2+c2)−14b2. m^2=\tfrac12(a^2+c^2)-\tfrac14 b^2 .
m2=21 (a2+c2)41 b2.
По теореме синусов a=ksin⁡α, b=ksin⁡B, c=ksin⁡γa=k\sin\alpha,\; b=k\sin B,\; c=k\sin\gammaa=ksinα,b=ksinB,c=ksinγ для некоторого положительного масштабирующего множителя kkk. Подставляя в формулу медианы, получаем
m=k⋅S,S=122sin⁡2α+2sin⁡2γ−sin⁡2B. m = k\cdot S,\qquad S=\tfrac12\sqrt{2\sin^2\alpha+2\sin^2\gamma-\sin^2 B}.
m=kS,S=21 2sin2α+2sin2γsin2B .
Отсюда
k=mS, k=\frac{m}{S},
k=Sm ,
при условии что S>0S>0S>0. Если α+γ≥π\alpha+\gamma\ge\piα+γπ — треугольник невозможен (угол B≤0B\le0B0). Если S≤0S\le0S0 и при этом задано m>0m>0m>0, решения не существует. При S>0S>0S>0 значение kkk однозначно, следовательно однозначно определяются все стороны
a=ksin⁡α,b=ksin⁡B,c=ksin⁡γ, a=k\sin\alpha,\qquad b=k\sin B,\qquad c=k\sin\gamma,
a=ksinα,b=ksinB,c=ksinγ,
и треугольник существует и единственен с точностью до конгруэнтности.
(Специальный случай: если S=0S=0S=0 и m=0m=0m=0, это вырожденный случай; для положительного mmm этот случай невозможен.)
2) Алгоритм построения (чертёж циркулем и линейкой / пошагово с вычислениями длины):
а) Проверьте B=π−α−γ>0B=\pi-\alpha-\gamma>0B=παγ>0. Вычислите S=122sin⁡2α+2sin⁡2γ−sin⁡2BS=\tfrac12\sqrt{2\sin^2\alpha+2\sin^2\gamma-\sin^2 B}S=21 2sin2α+2sin2γsin2B . Если S≤0S\le0S0 и m>0m>0m>0 — решения нет.
б) Найдите масштабный множитель
k=mS. k=\frac{m}{S}.
k=Sm .

в) Вычислите стороны
a=ksin⁡α,b=ksin⁡B,c=ksin⁡γ. a=k\sin\alpha,\qquad b=k\sin B,\qquad c=k\sin\gamma.
a=ksinα,b=ksinB,c=ksinγ.

г) Постройте отрезок ACACAC длины bbb. В вершине AAA от отрезка ACACAC постройте луч под углом α\alphaα внутрь полуплоскости треугольника. В вершине CCC от отрезка CACACA постройте луч под углом γ\gammaγ. Пересечение этих лучей — точка BBB. Получится треугольник ABCABCABC с заданными углами и медианой из BBB.
(При необходимости все арифметические операции с синусами, суммами и корнями можно выполнить геометрически: взять произвольный эталонный отрезок, построить на нём отрезки, равные sin⁡α,sin⁡γ,sin⁡B\sin\alpha,\sin\gamma,\sin Bsinα,sinγ,sinB через прямоугольные треугольники, затем построить выражение под корнем, извлечь квадратный корень и умножить/разделить на mmm — всё это делается стандартными средствами циркуля и линейки.)
Итого: при α+γ<π\alpha+\gamma<\piα+γ<π и при положительном
S=122sin⁡2α+2sin⁡2γ−sin⁡2(α+γ)>0 S=\tfrac12\sqrt{2\sin^2\alpha+2\sin^2\gamma-\sin^2(\alpha+\gamma)}>0
S=21 2sin2α+2sin2γsin2(α+γ) >0
существует единственный (до конгруэнтности) треугольник с заданными α,γ\alpha,\gammaα,γ и медианой mmm; при нарушении этого условия решений нет.
24 Ноя в 13:47
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