Подударност троуглова · свеска: задатак 6

Две странице и тежишна дуж између њих

Теорема. Нека су \(AD\) и \(A_1D_1\) тежишне дужи троуглова \(ABC\) и \(A_1B_1C_1\) (\(D\), \(D_1\) средишта страница \(BC\), \(B_1C_1\)). Ако је

\[ |AB| = |A_1B_1|, \qquad |AC| = |A_1C_1|, \qquad |AD| = |A_1D_1|, \]

онда је \(\triangle ABC \cong \triangle A_1B_1C_1\). Другим речима, троуглови су подударни ако им се подударају \(c\), \(b\) и \(t_a\).

ta A B C D H ta A1 B1 C1 D1 H1
Дато \(D\), \(D_1\) средишта \(BC\), \(B_1C_1\)
\(|AB| = |A_1B_1|\)
\(|AC| = |A_1C_1|\)
\(|AD| = |A_1D_1|\)
Доказати \(\triangle ABC \cong \triangle A_1B_1C_1\)
тежишна дуж \(t_a\) помоћна конструкција

Доказ

Конструкција. Продужимо \(AD\) преко \(D\) до тачке \(H\) тако да је \(|DH| = |AD|\); исто тако \(A_1D_1\) до \(H_1\) са \(|D_1H_1| = |A_1D_1|\).

ТврђењеОбразложење
1.\(\triangle ADC \cong \triangle HDB\)став СУС: \(|AD| = |DH|\) (конструкција), \(|DC| = |DB|\) (\(D\) средиште), \(\angle ADC = \angle HDB\) (унакрсни).
2.\(|BH| = |AC|\)одговарајуће странице (1).
3.\(|B_1H_1| = |A_1C_1|\)исто као 1–2, за други троугао.
4.\(|AH| = 2|AD| = 2|A_1D_1| = |A_1H_1|\)конструкција и претпоставка.
5.\(\triangle ABH \cong \triangle A_1B_1H_1\)став ССС: \(|AB| = |A_1B_1|\), \(|BH| = |AC| = |A_1C_1| = |B_1H_1|\) (2, 3), \(|AH| = |A_1H_1|\) (4).
6.\(\angle BAD = \angle B_1A_1D_1\)одговарајући углови (5); \(D \in AH\), \(D_1 \in A_1H_1\).
7.\(\triangle ABD \cong \triangle A_1B_1D_1\)став СУС: \(|AB| = |A_1B_1|\), \(\angle BAD = \angle B_1A_1D_1\) (6), \(|AD| = |A_1D_1|\).
8.\(|BD| = |B_1D_1|\)одговарајуће странице (7).
9.\(|BC| = 2|BD| = 2|B_1D_1| = |B_1C_1|\)\(D\), \(D_1\) су средишта.
10.\(\triangle ABC \cong \triangle A_1B_1C_1\)став ССС: претпоставка и 9.

∎

Напомене уз запис из свеске

LaTeX извор (pdflatex, TikZ скица)
\documentclass[a4paper,11pt]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[T2A]{fontenc}
\usepackage[serbianc]{babel}
\usepackage[margin=2.5cm]{geometry}
\usepackage{amsmath,amssymb,amsthm}
\usepackage{array,booktabs}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc,angles}

\newtheorem{theorem}{Теорема}
\newcommand{\len}[1]{\lvert #1\rvert}

\begin{document}

\begin{center}
  {\large\bfseries Подударност троуглова} \\[2pt]
  {\small Две странице и тежишна дуж између њих}
\end{center}

\begin{theorem}
Нека су $AD$ и $A_1D_1$ тежишне дужи троуглова $ABC$ и $A_1B_1C_1$
($D$, $D_1$ средишта страница $BC$, $B_1C_1$). Ако је
\[
  \len{AB}=\len{A_1B_1},\qquad \len{AC}=\len{A_1C_1},\qquad
  \len{AD}=\len{A_1D_1},
\]
онда је $\triangle ABC\cong\triangle A_1B_1C_1$. Другим речима, троуглови
су подударни ако им се подударају $c$, $b$ и $t_a$.
\end{theorem}

\begin{center}
\begin{tikzpicture}[scale=0.85, every node/.style={font=\small}]
  \foreach \dx/\sfx in {0/{}, 6.75/{_1}} {
  \begin{scope}[xshift=\dx cm]
    \coordinate (A) at (2.5,7);  \coordinate (B) at (0.75,3.5);
    \coordinate (C) at (5.25,3.5); \coordinate (D) at (3,3.5);
    \coordinate (H) at (3.5,0);

    \draw[thick] (A) -- (B) -- (C) -- cycle;
    \draw[thick, red!70!black] (A) -- (D) node[midway, right] {$t_a$};
    \draw[dashed, teal!70!black] (D) -- (H);
    \draw[dashed, teal!70!black] (B) -- (H) -- (C);

    % AB (један), AC и BH (два), AD и DH (један)
    \draw ($(A)!0.5!(B)!3pt!90:(B)$) -- ($(A)!0.5!(B)!3pt!-90:(B)$);
    \foreach \p/\q in {A/C, B/H} {
      \draw ($(\p)!0.5!(\q)!1.5pt!(\p)!3pt!90:(\q)$) -- ($(\p)!0.5!(\q)!1.5pt!(\p)!3pt!-90:(\q)$);
      \draw ($(\p)!0.5!(\q)!1.5pt!(\q)!3pt!90:(\q)$) -- ($(\p)!0.5!(\q)!1.5pt!(\q)!3pt!-90:(\q)$);
    }
    \foreach \p/\q in {A/D, D/H} {
      \draw ($(\p)!0.5!(\q)!3pt!90:(\q)$) -- ($(\p)!0.5!(\q)!3pt!-90:(\q)$);
    }

    \foreach \pt in {A,B,C,D,H} \fill (\pt) circle (1.4pt);
    \node[above]       at (A) {$A\sfx$};
    \node[below left]  at (B) {$B\sfx$};
    \node[below right] at (C) {$C\sfx$};
    \node[below]       at (D) {$D\sfx$};
    \node[below]       at (H) {$H\sfx$};
  \end{scope}
  }
\end{tikzpicture}
\end{center}

\noindent
\textbf{Дато:} $D$, $D_1$ средишта $BC$, $B_1C_1$;
$\len{AB}=\len{A_1B_1}$, $\len{AC}=\len{A_1C_1}$, $\len{AD}=\len{A_1D_1}$. \\
\textbf{Доказати:} $\triangle ABC\cong\triangle A_1B_1C_1$.

\begin{proof}
\emph{Конструкција.} Продужимо $AD$ преко $D$ до тачке $H$ тако да је
$\len{DH}=\len{AD}$; исто тако $A_1D_1$ до $H_1$ са $\len{D_1H_1}=\len{A_1D_1}$.

\medskip
\begin{center}
\renewcommand{\arraystretch}{1.35}
\begin{tabular}{@{}r >{$}l<{$} p{7.0cm}@{}}
\toprule
 & \multicolumn{1}{l}{Тврђење} & Образложење \\
\midrule
1. & \triangle ADC\cong\triangle HDB & став СУС: $\len{AD}=\len{DH}$ (конструкција), $\len{DC}=\len{DB}$ ($D$ средиште), $\angle ADC=\angle HDB$ (унакрсни). \\
2. & \len{BH}=\len{AC} & одговарајуће странице (1). \\
3. & \len{B_1H_1}=\len{A_1C_1} & исто као 1--2, за други троугао. \\
4. & \len{AH}=\len{A_1H_1} & $\len{AH}=2\len{AD}=2\len{A_1D_1}=\len{A_1H_1}$ (конструкција и претпоставка). \\
5. & \triangle ABH\cong\triangle A_1B_1H_1 & став ССС: $\len{AB}=\len{A_1B_1}$, $\len{BH}=\len{AC}=\len{A_1C_1}=\len{B_1H_1}$ (2, 3), $\len{AH}=\len{A_1H_1}$ (4). \\
6. & \angle BAD=\angle B_1A_1D_1 & одговарајући углови (5); $D\in AH$, $D_1\in A_1H_1$. \\
7. & \triangle ABD\cong\triangle A_1B_1D_1 & став СУС: $\len{AB}=\len{A_1B_1}$, $\angle BAD=\angle B_1A_1D_1$ (6), $\len{AD}=\len{A_1D_1}$. \\
8. & \len{BD}=\len{B_1D_1} & одговарајуће странице (7). \\
9. & \len{BC}=\len{B_1C_1} & $\len{BC}=2\len{BD}=2\len{B_1D_1}=\len{B_1C_1}$ ($D$, $D_1$ средишта). \\
10. & \triangle ABC\cong\triangle A_1B_1C_1 & став ССС: претпоставка и 9. \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{center}
\end{proof}

\end{document}