Как найти высоту треугольника ~ инструкции на все случаи жизни

Высота треугольника по трем сторонам

Формула площади треугольника по трем сторонам имеет следующий вид (см. статью на странице Площадь треугольника онлайн):

где $ \small a, \ b, \ c $ стороны треугольника а полупериод $ \small p $ вычисляется из формулы:

Высота треугольника, отпущенная на сторону $ \small a$ вычисляется из формулы (1). Подставляя (2) в (1), получим формулу вычисления высоты треугольника по трем сторонам:

Пример 2. Известны стороны треугольника: $ \small a=5, $ $ \small b= 4, $ $ \small c=7. $ Найти высоту треугольника, отпущенная на сторону $ \small a. $

Решение: Найдем, сначала полупериод $ \small p $ треугольника из формулы (3):

Подставляя значения $ \small a , \ b, \ c $ и $ \small p $ в (4), получим:

Ответ:

Основные соотношения

h
a
=
b
⋅
sin
⁡
γ
=
c
⋅
sin
⁡
β
,
{\displaystyle h_{a}=b{\cdot }\sin \gamma =c{\cdot }\sin \beta ,}
h
a
=
2
⋅
S
a
,
{\displaystyle h_{a}={\frac {2{\cdot }S}{a}},}
где
S
{\displaystyle S}

— площадь треугольника,
a
{\displaystyle a}

— длина стороны треугольника, на которую опущена высота .
h
a
=
b
⋅
c
2
⋅
R
,
{\displaystyle h_{a}={\frac {b{\cdot }c}{2{\cdot }R}},}
где
b
⋅
c
{\displaystyle b{\cdot }c}
— произведение боковых сторон,
R
−
{\displaystyle R-}

радиус описанной окружности
h
a:
h
b:
h
c
=
1
a:
1
b:
1
c
=
(b
⋅
c)
:
(a
⋅
c)
:
(a
⋅
b)
.
{\displaystyle h_{a}:h_{b}:h_{c}={\frac {1}{a}}:{\frac {1}{b}}:{\frac {1}{c}}=(b{\cdot }c):(a{\cdot }c):(a{\cdot }b).}
1
h
a
+
1
h
b
+
1
h
c
=
1
r
{\displaystyle {\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{b}}}+{\frac {1}{h_{c}}}={\frac {1}{r}}}
, где
r
{\displaystyle r}

— радиус вписанной окружности .
S
=
1
(1
h
a
+
1
h
b
+
1
h
c)
⋅
(1
h
a
+
1
h
b
−
1
h
c)
⋅
(1
h
a
+
1
h
c
−
1
h
b)
⋅
(1
h
b
+
1
h
c
−
1
h
a)
{\displaystyle S={\frac {1}{\sqrt {({\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{b}}}+{\frac {1}{h_{c}}}){\cdot }({\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{b}}}-{\frac {1}{h_{c}}}){\cdot }({\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{c}}}-{\frac {1}{h_{b}}}){\cdot }({\frac {1}{h_{b}}}+{\frac {1}{h_{c}}}-{\frac {1}{h_{a}}})}}}}
, где
S
{\displaystyle S}

— площадь треугольника.
a
=
2
h
a
⋅
(1
h
a
+
1
h
b
+
1
h
c)
⋅
(1
h
a
+
1
h
b
−
1
h
c)
⋅
(1
h
a
+
1
h
c
−
1
h
b)
⋅
(1
h
b
+
1
h
c
−
1
h
a)
{\displaystyle a={\frac {2}{h_{a}{\cdot }{\sqrt {({\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{b}}}+{\frac {1}{h_{c}}}){\cdot }({\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{b}}}-{\frac {1}{h_{c}}}){\cdot }({\frac {1}{h_{a}}}+{\frac {1}{h_{c}}}-{\frac {1}{h_{b}}}){\cdot }({\frac {1}{h_{b}}}+{\frac {1}{h_{c}}}-{\frac {1}{h_{a}}})}}}}}
,
a
{\displaystyle a}

— сторона треугольника к которой опускается высота
h
a
{\displaystyle h_{a}}

.
Высота равнобедренного треугольника , опущенная на основание:

h
c
=
1
2
⋅
4
a
2
−
c
2
,
{\displaystyle h_{c}={\frac {1}{2}}{\cdot }{\sqrt {4a^{2}-c^{2}}},}

c
{\displaystyle c}

a
{\displaystyle a}

Свойства точки пересечения трех высот треугольника (ортоцентра)

E
A
→
⋅
B
C
→
+
E
B
→
⋅
C
A
→
+
E
C
→
⋅
A
B
→
=
0
{\displaystyle {\overrightarrow {EA}}\cdot {\overrightarrow {BC}}+{\overrightarrow {EB}}\cdot {\overrightarrow {CA}}+{\overrightarrow {EC}}\cdot {\overrightarrow {AB}}=0}

(Для доказательства тождества следует воспользоваться формулами

A
B
→
=
E
B
→
−
E
A
→
,
B
C
→
=
E
C
→
−
E
B
→
,
C
A
→
=
E
A
→
−
E
C
→
{\displaystyle {\overrightarrow {AB}}={\overrightarrow {EB}}-{\overrightarrow {EA}},\,{\overrightarrow {BC}}={\overrightarrow {EC}}-{\overrightarrow {EB}},\,{\overrightarrow {CA}}={\overrightarrow {EA}}-{\overrightarrow {EC}}}

В качестве точки E следует взять пересечение двух высот треугольника.)

Ортоцентр
изогонально сопряжен центру описанной окружности
.
Ортоцентр
лежит на одной прямой с центроидом , центром описанной окружности
и центром окружности девяти точек (см. прямая Эйлера).
Ортоцентр
остроугольного треугольника является центром окружности, вписанной в его ортотреугольник .
Центр описанной ортоцентром треугольника с вершинами в серединах сторон данного треугольника. Последний треугольник называют дополнительным треугольником по отношению к первому треугольнику.
Последнее свойство можно сформулировать так: Центр описанной около треугольника окружности служит ортоцентром
дополнительного треугольника .
Точки, симметричные ортоцентру
треугольника относительно его сторон, лежат на описанной окружности.
Точки, симметричные ортоцентру
треугольника относительно середин сторон, также лежат на описанной окружности и совпадают с точками, диаметрально противоположными соответствующим вершинам.
Если О — центр описанной окружности ΔABC, то
O
H
→
=
O
A
→
+
O
B
→
+
O
C
→
{\displaystyle {\overrightarrow {OH}}={\overrightarrow {OA}}+{\overrightarrow {OB}}+{\overrightarrow {OC}}}
,
Расстояние от вершины треугольника до ортоцентра вдвое больше, чем расстояние от центра описанной окружности до противоположной стороны.
Любой отрезок, проведенный из ортоцентра
до пересечения с описанной окружностью всегда делится окружностью Эйлера пополам. Ортоцентр
есть центр гомотетии этих двух окружностей.
Теорема Гамильтона
. Три отрезка прямых, соединяющих ортоцентр с вершинами остроугольного треугольника, разбивают его на три треугольника, имеющих ту же самую окружность Эйлера (окружность девяти точек), что и исходный остроугольный треугольник.
Следствия теоремы Гамильтона
:
- Три отрезка прямых, соединяющих ортоцентр с вершинами остроугольного треугольника, разбивают его на три треугольника Гамильтона
  , имеющих равные радиусы описанных окружностей.
- Радиусы описанных окружностей трёх треугольников Гамильтона
  равны радиусу окружности, описанной около исходного остроугольного треугольника.
В остроугольном треугольнике ортоцентр лежит внутри треугольника; в тупоугольном — вне треугольника; в прямоугольном — в вершине прямого угла.

Свойства высот равнобедренного треугольника

Если в треугольнике две высоты равны, то треугольник — равнобедренный (теорема Штейнера - Лемуса), и третья высота одновременно является медианой и биссектрисой того угла, из которого она выходит.
Верно и обратное: в равнобедренном треугольнике две высоты равны, а третья высота одновременно является медианой и биссектрисой.
У равностороннего треугольника все три высоты равны.

Угол между высотами

Давай узнаем, вдруг угол между высотами можно как–то выразить через углы треугольника? Давай рассмотрим остроугольный треугольник.

Итак, нам хотелось бы найти $ \displaystyle \angle \varphi $.

Смотрим на $ \displaystyle \Delta AHC$. Замечаем, что наш $ \displaystyle \angle \varphi $ – внешний угол в этом треугольнике.

Значит, $ \angle \varphi =\angle 1+\angle 2$.

Чему же равны $ \displaystyle \angle 1$ и $ \displaystyle \angle 2$?

Смотри: из $ \Delta A{{H}_{A}}C$ выходит, что $ \angle 1=90{}^\circ -\angle C$.

Конечно, таким же образом из $ \Delta C{{H}_{C}}A$ получается, что $ \angle 2=90{}^\circ -\angle A$.

Теперь $ \angle ~\varphi =\angle ~1+\angle ~2=90{}^\circ -\angle ~C+90{}^\circ -\angle ~A=180{}^\circ -\angle ~A-\angle ~C$.

Но что же это такое? Ведь сумма угла углов треугольника — $ 180{}^\circ $! Значит, $ \angle \varphi =\angle B$.

Остроугольный треугольник и высота

Вернёмся–ка к остроугольному треугольнику. Отметим на рисунке равные углы:

Что видим теперь? Ещё подобные треугольники!

Как от двух линий вообще могут получиться столько подобных треугольников?!

Но тем не менее…

Видишь, какое богатство? И всё это может быть использовано в задачах!

Ну вот, теперь ты узнал что-то новенькое про высоты треугольника.

Теперь пробуй применять в задачах всё это – и соображение о том, что высота образует прямоугольный треугольник, и простые подобия прямоугольных треугольников, получающихся при пересечении двух высот, и подобие похитрее — которое с косинусом, и то, что угол между высотами равен углу между сторонами…

Главное, ты не старался просто запоминать все эти факты, а осознай, что их можно очень просто вывести.

С помощью линейки

Начертить и обозначить высоту можно и без циркуля. Для этого следует воспользоваться чертёжным угольником, 2 стороны которого перпендикулярны друг другу. Альтернативой этой школьной принадлежности могут стать 2 прямые линейки, соединённые между собой под прямым углом.

В остроугольном треугольнике

Провести высоту в треугольнике, где все углы острые (менее 90 градусов), довольно просто.

Правильная последовательность действий:

Находят вершину, из которой хотят провести перпендикуляр.
Совмещают угольник с противоположной стороной фигуры.
Перемещают чертёжную принадлежность до тех пор, пока её перпендикулярная сторона не пройдёт через вершину.
Простым карандашом проводят линию, которая и будет искомым отрезком.

В тупоугольной фигуре

Трёхсторонняя фигура, у которой один из углов тупой (более 90 градусов) имеет только 1 внутреннюю высоту. Для её проведения используют то же, что и в предыдущем случае.

Порядок действий:

Располагают чертёж так, чтобы тупой угол оказался у основания.
Угольник прикладывают к наибольшей стороне фигуры.
Совмещают перпендикулярную сторону линейки с вершиной тупого угла.
Соединяют 2 точки простым карандашом, получая искомую линию.

В прямоугольном и равнобедренном

В прямоугольном треугольнике нужно находить только 1 высоту. Две другие будут совпадать с катетами.

Пошаговая инструкция:

Прикладывают одну из перпендикулярных сторон угольника к гипотенузе.
Вторую сторону линейки совмещают с вершиной прямого угла.
Проводят линию, которая будет высотой.

Он будет совпадать с биссектрисой и медианой фигуры. Начертить его можно таким же способом, что и для остроугольной фигуры. Более простой метод предусматривает выполнение следующих действий:

Линейкой замеряют длину основания.
Эту величину делят на 2.
Полученное значение откладывают от вершины одного из углов при основании.
Отмечают середину стороны и соединяют её с верхней точкой фигуры.

Для этого достаточно сделать чертёж геометрической фигуры и воспользоваться одним из существующих способов построения. Такая работа потребует минимум времени и не отнимет у школьника много сил.

С применением циркуля

Если нужно нарисовать высоту (перпендикуляр к противоположной стороне) в произвольном треугольнике и измерить её, то лучше всего воспользоваться классическим методом построения. Он предусматривает использование циркуля в качестве основной рабочей принадлежности. Кроме этого, для работы понадобится лист бумаги, небольшая линейка, ластик и простой карандаш.

Способ начертить искомый отрезок:

На листе бумаги чертят треугольник (можно нарисовать заранее, чтобы сэкономить время).
Рисунок располагают так, чтобы вершина угла, из которого нужно начертить высоту, находилась сверху, а противоположная ему сторона фигуры была расположена горизонтально (по отношению к ученику).
Иглу циркуля ставят в вершине любого угла у основания.
Ножку с грифелем ставят в верхнюю точку треугольника, из которой проводится высота.
Циркулем рисуют окружность и делают пометку в месте её пересечения с основанием фигуры.
Аналогичным способом чертят круг из другого угла при основании

При этом важно определить новый радиус, который будет равен длине второй стороны треугольника.
Делают пометку в месте пересечения начерченных окружностей.
Ластиком стирают лишние линии, оставляя лишь поставленную точку.
С помощью карандаша и линейки из неё проводят отрезок к вершине, который и будет высотой треугольника.
Стирают линии, находящиеся под основанием.. Таким же способом можно с помощью циркуля построить высоту треугольника из любого другого угла.

Таким же способом можно с помощью циркуля построить высоту треугольника из любого другого угла.

Примеры решения задач

Нет ничего приятнее, чем поупражняться и поискать градусы и длины в равнобедренном треугольнике. Ну… почти ничего.

Задачка раз. Дан ABC: ∠C = 80∘, AB = BC. Найдите ∠B.

Поскольку вы уже знакомы с пятью теоремами, то для вас не секрет, что углы при основании в равнобедренном треугольнике равны.
∠A = ∠C = 80∘.
Не должно вас удивить и то, что сумма углов треугольника равна 180∘
∠B = 180∘ − 80∘ − 80∘ = 20∘.
∠B = 20∘

Задачка два. В равнобедренном треугольнике один из углов равен 110∘. Найдите наибольший из внешних углов этого треугольника.

Вспоминаем первую теорему о равенстве углов при основании (а лучше не забываем вовсе). Поскольку сумма углов = 180∘, то второго угла в 110∘ в нём быть не может. Соответственно, известный угол в 110∘ — это угол при вершине. (180∘−110∘)/2=35∘. Внешние углы треугольника равны: 180∘−110∘=70∘,180∘−35∘=145∘,180∘−35∘=145∘. Больший внешний угол равен 145∘

Определение

Одной из таких характеристик является высота треугольника. Высота – это перпендикуляр, проведенный из вершины треугольника к его противоположной стороне. Вершиной называют одну из трех точек, которые вместе с тремя отрезками составляют треугольник.

Определение высоты треугольника может звучать и так: высота – это перпендикуляр, проведенный из вершины треугольника к прямой, содержащей противоположную сторону.

Это определение звучит сложнее, но оно точнее отражает ситуацию. Дело в том, что в тупоугольном треугольнике не получится провести высоту внутри треугольника. Как видно на рисунке 1, высота в этом случае получается внешней. Кроме того, нестандартной ситуацией является построение высоты в прямоугольном треугольнике. В этом случае, две из трех высот треугольника будут проходить через катеты, а третья от вершины к гипотенузе.

Рис. 1. Высота тупоугольного треугольника.

Как правило, высоту треугольника обозначают буквой h. Также обозначается высота и в других фигурах.

Основные понятия

Треугольник — это геометрическая фигура, которая получилось из трех отрезков. Их соединили тремя точками, не лежащими на одной прямой. Отрезки принято называть сторонами, а точки — вершинами.

Площадь — это численная характеристика, которая дает нам информацию о размере плоскости, ограниченной замкнутой геометрической фигурой.

Если параметры переданы в разных единицах длины, мы не сможем узнать какая площадь треугольника получится. Поэтому для правильного решения необходимо перевести все данные к одной единице измерения.

Популярные единицы измерения

квадратный миллиметр (мм2);
квадратный сантиметр (см2);
квадратный дециметр (дм2);
квадратный метр (м2);
квадратный километр (км2);
гектар (га).

Как найти высоту треугольника?

Существует три стандартных способа нахождения высоты треугольника:

Через теорему Пифагора

Этот способ применяется для равносторонних и равнобедренных треугольников. Разберем решение для равнобедренного треугольника, а потом скажем, почему это же решение справедливо для равностороннего.

Дано: равнобедренный треугольник АВС с основанием АС. АВ=5, АС=8. Найти высоту треугольника.

Рис. 2. Рисунок к задаче.

Для равнобедренного треугольника важно знать, какая именно сторона является основанием. Это определяет боковые стороны, которое должны быть равны, а так же высоту, на которую действую некоторые свойства

Свойства высоты равнобедренного треугольника, проведенной к основанию:

Высота совпадает с медианой и биссектрисой
Делит основание на две равные части.

Высоту обозначим, как ВD. DС найдем как половину от основания, так как высота точкой D делит основание пополам. DС=4

Высота – это перпендикуляр, значит ВDС – прямоугольный треугольник, а высота ВD является катетом этого треугольника.

Найдем высоту по теореме Пифагора: $$BD=sqrt=sqrt=3$$

Любой равносторонний треугольник является равнобедренным, только основание у него равно боковым сторонам. То есть, можно использовать тот же порядок действий.

Через площадь треугольника

Этим способом можно пользоваться для любого треугольника. Чтобы им воспользоваться, нужно знать значение площади треугольника и стороны, к которой проведена высота.

Высоты в треугольнике не равны, поэтому для соответствующей стороны получится вычислить соответствующую высоту.

Формула площади треугольника: $$S=*bh$$, где b – это сторона треугольника ,а h – высота, проведенная к этой стороне. Выразим из формулы высоту:

Если площадь равна 15, сторона 5, то высота $$h=2*=6$$

Через тригонометрическую функцию

Третий способ подойдет, если известна сторона и угол при основании. Для этого придется воспользоваться тригонометрической функцией.

Рис. 3. Рисунок к задаче.

Угол ВСН=30 градусам , а сторона BC=8. У нас все тот же прямоугольный треугольник BCH. Воспользуемся определением косинуса угла прямоугольного треугольника. Косинус острого угла – это отношение прилежащего катета к гипотенузе, значит: BH/BC=cos BCH, а угол BCH равен 60 градусам, так как сумма острых углов прямоугольного треугольника равна 90 градусам.

Угол известен, как и сторона. Выразим высоту треугольника:

Значение косинуса в общем случае берется из таблиц Брадиса, но значения тригонометрических функций для 30,45 и 60 градусов – табличные числа.