Подударност троуглова · свеска: задатак 15

Основица полови дуж \(DE\)

Теорема. Нека је \(ABC\) једнакокраки троугао са основицом \(AB\), \(D\) тачка на продужетку крака \(CA\) преко \(A\) (распоред \(D\)–\(A\)–\(C\)), а \(E\) тачка крака \(BC\) (распоред \(C\)–\(E\)–\(B\)), тако да је \(|AD|=|BE|\). Тада основица \(AB\) полови дуж \(DE\).

A B C D E G H
Дато \(|AC|=|BC|\), \(D\)–\(A\)–\(C\), \(C\)–\(E\)–\(B\), \(|AD|=|BE|\)
Доказати пресек \(AB \cap DE\) је средиште дужи \(DE\)
p A B C D E H F
Скица \(p \ni E\), \(p \parallel AB\), \(p \cap AC = \{H\}\), \(AB \cap DE = \{F\}\).
дуж \(DE\) помоћна права

Доказ

ТврђењеОбразложење
Први начин (права кроз \(D\) паралелна са \(BC\)); \(AB \cap DE = \{H\}\).
1.\(G:\ DG \parallel BC,\ G \in AB\)конструкција: права кроз \(D\) паралелна са \(BC\) сече праву \(AB\) у \(G\); распоред је \(G\)–\(A\)–\(B\).
2.\(\angle DGA = \angle ABC\)наизменични углови: \(DG \parallel BC\), трансверзала \(AB\).
3.\(\angle DAG = \angle BAC = \angle ABC\)унакрсни углови (\(D\)–\(A\)–\(C\), \(G\)–\(A\)–\(B\)); углови на основици (страна 08).
4.\(|DG| = |DA| = |BE|\)у \(\triangle DGA\) углови код \(G\) и \(A\) су једнаки (2, 3), па је једнакокрак; претпоставка \(|AD|=|BE|\).
5.\(\angle DGH = \angle EBH,\ \angle GDH = \angle BEH\)наизменични углови: \(DG \parallel BE\), трансверзале \(GB\) и \(DE\).
6.\(\triangle DGH \cong \triangle EBH\)став УСУ: \(|DG|=|EB|\) (4) и налегли углови (5).
7.\(|DH| = |HE|\)одговарајуће странице (6).
Други начин (права кроз \(E\) паралелна са \(AB\)); ознаке као на другој скици, \(AB \cap DE = \{F\}\).
8.\(H:\ EH \parallel AB,\ H \in AC\)конструкција: права \(p\) кроз \(E\) паралелна са \(AB\) сече крак \(AC\) у \(H\).
9.\(\angle CHE = \angle CAB = \angle CBA = \angle CEH\)сагласни углови (\(HE \parallel AB\)) и углови на основици.
10.\(|CH| = |CE|\)\(\triangle CHE\) има једнаке углове код \(H\) и \(E\) (9).
11.\(|AH| = |CA|-|CH| = |CB|-|CE| = |BE|\)\(H\) је између \(A\) и \(C\), \(E\) између \(B\) и \(C\); краци су једнаки, корак 10.
12.\(A \text{ је средиште дужи } DH\)\(|AH|=|BE|=|AD|\) (11, претпоставка) и распоред \(D\)–\(A\)–\(H\).
13.\(|DF| = |FE|\)у \(\triangle DHE\) права \(AF\) пролази кроз средиште странице \(DH\) и паралелна је са \(HE\), па полови \(DE\): средња линија из \(A\) је паралелна са \(HE\) (страна 01), а кроз \(A\) постоји само једна таква права.

∎

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 Основица полови дуж $DE$}
\end{center}

\begin{theorem}
Нека је $ABC$ једнакокраки троугао са основицом $AB$, $D$ тачка на продужетку крака $CA$ преко $A$ (распоред $D$--$A$--$C$), а $E$ тачка крака $BC$ (распоред $C$--$E$--$B$), тако да је $\len{AD}=\len{BE}$. Тада основица $AB$ полови дуж $DE$.
\end{theorem}

\begin{center}
\begin{tikzpicture}[scale=1.5, every node/.style={font=\small}]
  \coordinate (A) at (0,0);
  \coordinate (B) at (2,0);
  \coordinate (C) at (1,3.4);
  \coordinate (D) at (-0.45,-1.53);
  \coordinate (E) at (1.55,1.53);
  \coordinate (G) at (-0.9,0);
  \coordinate (H) at (0.55,0);
  \draw[thick] (D) -- (C);
  \draw[thick] (B) -- (C);
  \draw[thick, red!70!black] (D) -- (E);
  \draw[thick] (G) -- (B);
  \draw[thick, teal!70!black, dashed] (D) -- (G);
  \draw ($(A)!0.47!(D)!3pt!90:(D)$) -- ($(A)!0.47!(D)!3pt!-90:(D)$);
  \draw ($(A)!0.53!(D)!3pt!90:(D)$) -- ($(A)!0.53!(D)!3pt!-90:(D)$);
  \draw ($(B)!0.47!(E)!3pt!90:(E)$) -- ($(B)!0.47!(E)!3pt!-90:(E)$);
  \draw ($(B)!0.53!(E)!3pt!90:(E)$) -- ($(B)!0.53!(E)!3pt!-90:(E)$);
  \draw ($(D)!0.47!(G)!3pt!90:(G)$) -- ($(D)!0.47!(G)!3pt!-90:(G)$);
  \draw ($(D)!0.53!(G)!3pt!90:(G)$) -- ($(D)!0.53!(G)!3pt!-90:(G)$);
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=D--G--A};
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=G--A--D};
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=C--B--A};
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=B--A--C};
  \foreach \pt in {A,B,C,D,E,G,H} \fill (\pt) circle (1.4pt);
  \node[below right] at (A) {$A$};
  \node[below right] at (B) {$B$};
  \node[above] at (C) {$C$};
  \node[below left] at (D) {$D$};
  \node[right] at (E) {$E$};
  \node[above left] at (G) {$G$};
  \node[below right] at (H) {$H$};
\end{tikzpicture}
\end{center}

\begin{center}
\begin{tikzpicture}[scale=1.5, every node/.style={font=\small}]
  \coordinate (A) at (0,0);
  \coordinate (B) at (2,0);
  \coordinate (C) at (1,3.4);
  \coordinate (D) at (-0.45,-1.53);
  \coordinate (E) at (1.55,1.53);
  \coordinate (H) at (0.45,1.53);
  \coordinate (F) at (0.55,0);
  \draw[thick] (D) -- (C);
  \draw[thick] (B) -- (C);
  \draw[thick, red!70!black] (D) -- (E);
  \draw[thick] (A) -- (B);
  \draw[thick, teal!70!black, dashed] (0.05,1.53) -- (2.25,1.53);
  \draw ($(A)!0.47!(D)!3pt!90:(D)$) -- ($(A)!0.47!(D)!3pt!-90:(D)$);
  \draw ($(A)!0.53!(D)!3pt!90:(D)$) -- ($(A)!0.53!(D)!3pt!-90:(D)$);
  \draw ($(B)!0.47!(E)!3pt!90:(E)$) -- ($(B)!0.47!(E)!3pt!-90:(E)$);
  \draw ($(B)!0.53!(E)!3pt!90:(E)$) -- ($(B)!0.53!(E)!3pt!-90:(E)$);
  \draw ($(A)!0.47!(H)!3pt!90:(H)$) -- ($(A)!0.47!(H)!3pt!-90:(H)$);
  \draw ($(A)!0.53!(H)!3pt!90:(H)$) -- ($(A)!0.53!(H)!3pt!-90:(H)$);
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=E--H--C};
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=C--E--H};
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=C--B--A};
  \pic[draw, angle radius=5mm] {angle=B--A--C};
  \node[above, teal!70!black] at ($(0.05,1.53)!1!(2.25,1.53)$) {$p$};
  \foreach \pt in {A,B,C,D,E,H,F} \fill (\pt) circle (1.4pt);
  \node[left] at (A) {$A$};
  \node[below right] at (B) {$B$};
  \node[above] at (C) {$C$};
  \node[below left] at (D) {$D$};
  \node[above right] at (E) {$E$};
  \node[above left] at (H) {$H$};
  \node[below right] at (F) {$F$};
\end{tikzpicture}
\end{center}

\noindent
\textbf{Дато:} $\len{AC}=\len{BC}$, $D$--$A$--$C$, $C$--$E$--$B$, $\len{AD}=\len{BE}$. \\
\textbf{Доказати:} пресек $AB \cap DE$ је средиште дужи $DE$.

\begin{proof}
\begin{center}
\renewcommand{\arraystretch}{1.35}
\begin{tabular}{@{}r >{$}p{5.4cm}<{$} p{7.4cm}@{}}
\toprule
 & \multicolumn{1}{l}{Тврђење} & Образложење \\
\midrule
\multicolumn{3}{@{}p{13.5cm}}{\emph{Први начин (права кроз $D$ паралелна са $BC$); $AB \cap DE = \{H\}$.}} \\
1. & G:\ DG \parallel BC,\ G \in AB & конструкција: права кроз $D$ паралелна са $BC$ сече праву $AB$ у $G$; распоред је $G$--$A$--$B$. \\
2. & \angle DGA = \angle ABC & наизменични углови: $DG \parallel BC$, трансверзала $AB$. \\
3. & \angle DAG = \angle BAC = \angle ABC & унакрсни углови ($D$--$A$--$C$, $G$--$A$--$B$); углови на основици (страна 08). \\
4. & \len{DG} = \len{DA} = \len{BE} & у $\triangle DGA$ углови код $G$ и $A$ су једнаки (2, 3), па је једнакокрак; претпоставка $\len{AD}=\len{BE}$. \\
5. & \angle DGH = \angle EBH,\ \angle GDH = \angle BEH & наизменични углови: $DG \parallel BE$, трансверзале $GB$ и $DE$. \\
6. & \triangle DGH \cong \triangle EBH & став УСУ: $\len{DG}=\len{EB}$ (4) и налегли углови (5). \\
7. & \len{DH} = \len{HE} & одговарајуће странице (6). \\
\midrule
\multicolumn{3}{@{}p{13.5cm}}{\emph{Други начин (права кроз $E$ паралелна са $AB$); ознаке као на другој скици, $AB \cap DE = \{F\}$.}} \\
8. & H:\ EH \parallel AB,\ H \in AC & конструкција: права $p$ кроз $E$ паралелна са $AB$ сече крак $AC$ у $H$. \\
9. & \angle CHE = \angle CAB = \angle CBA = \angle CEH & сагласни углови ($HE \parallel AB$) и углови на основици. \\
10. & \len{CH} = \len{CE} & $\triangle CHE$ има једнаке углове код $H$ и $E$ (9). \\
11. & \len{AH} = \len{CA}-\len{CH} = \len{CB}-\len{CE} = \len{BE} & $H$ је између $A$ и $C$, $E$ између $B$ и $C$; краци су једнаки, корак 10. \\
12. & A \text{ је средиште дужи } DH & $\len{AH}=\len{BE}=\len{AD}$ (11, претпоставка) и распоред $D$--$A$--$H$. \\
13. & \len{DF} = \len{FE} & у $\triangle DHE$ права $AF$ пролази кроз средиште странице $DH$ и паралелна је са $HE$, па полови $DE$: средња линија из $A$ је паралелна са $HE$ (страна 01), а кроз $A$ постоји само једна таква права. \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{center}
\end{proof}

\end{document}