Подударност троуглова · свеска: задатак 38

Висина на хипотенузу: \(AM \perp CN\)

Теорема. У правоуглом троуглу \(ABC\) (\(\angle C = 90^\circ\)) \(CD\) је висина, а \(M\) и \(N\) су средишта дужи \(CD\) и \(DB\). Тада је \(AM \perp CN\).

A B C D M N
Дато \(\angle ACB = 90^\circ\), \(CD \perp AB\), \(M\) средиште \(CD\), \(N\) средиште \(DB\)
Доказати \(AM \perp CN\)
дужи \(AM\), \(CN\) средња линија \(MN\)

Доказ

ТврђењеОбразложење
1.\(MN \parallel CB\)\(MN\) је средња линија \(\triangle CDB\).
2.\(MN \perp AC\)\(CB \perp AC\) и корак 1.
3.\(CD \perp AN\)\(N \in AB\), а \(CD\) је висина на \(AB\).
4.\(M \text{ је ортоцентар } \triangle ACN\)\(M\) је пресек две висине тог троугла: висине из \(N\) (права \(NM \perp AC\), корак 2) и висине из \(C\) (права \(CM \perp AN\), корак 3).
5.\(AM \perp CN\)трећа висина \(\triangle ACN\) пролази кроз ортоцентар \(M\).

∎

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 Висина на хипотенузу: $AM \perp CN$}
\end{center}

\begin{theorem}
У правоуглом троуглу $ABC$ ($\angle C = 90^\circ$) $CD$ је висина, а $M$ и $N$ су средишта дужи $CD$ и $DB$. Тада је $AM \perp CN$.
\end{theorem}

\begin{center}
\begin{tikzpicture}[scale=1.11, every node/.style={font=\small}]
  \coordinate (A) at (0,0);
  \coordinate (B) at (7,0);
  \coordinate (C) at (2,3.16);
  \coordinate (D) at (2,0);
  \coordinate (M) at (2,1.58);
  \coordinate (N) at (4.5,0);
  \draw[thick] (A) -- (B) -- (C) -- cycle;
  \draw (C) -- (D);
  \draw[thick, red!70!black] (A) -- (M);
  \draw[thick, red!70!black] (C) -- (N);
  \draw[thick, teal!70!black] (M) -- (N);
  \pic[draw] {right angle=A--C--B};
  \pic[draw] {right angle=A--D--C};
  \draw ($(C)!0.5!(M)!3pt!90:(M)$) -- ($(C)!0.5!(M)!3pt!-90:(M)$);
  \draw ($(M)!0.5!(D)!3pt!90:(D)$) -- ($(M)!0.5!(D)!3pt!-90:(D)$);
  \draw ($(D)!0.48!(N)!3pt!90:(N)$) -- ($(D)!0.48!(N)!3pt!-90:(N)$);
  \draw ($(D)!0.52!(N)!3pt!90:(N)$) -- ($(D)!0.52!(N)!3pt!-90:(N)$);
  \draw ($(N)!0.48!(B)!3pt!90:(B)$) -- ($(N)!0.48!(B)!3pt!-90:(B)$);
  \draw ($(N)!0.52!(B)!3pt!90:(B)$) -- ($(N)!0.52!(B)!3pt!-90:(B)$);
  \foreach \pt in {A,B,C,D,M,N} \fill (\pt) circle (1.4pt);
  \node[below left] at (A) {$A$};
  \node[below right] at (B) {$B$};
  \node[above] at (C) {$C$};
  \node[below] at (D) {$D$};
  \node[left] at (M) {$M$};
  \node[below] at (N) {$N$};
\end{tikzpicture}
\end{center}

\noindent
\textbf{Дато:} $\angle ACB = 90^\circ$, $CD \perp AB$, $M$ средиште $CD$, $N$ средиште $DB$. \\
\textbf{Доказати:} $AM \perp CN$.

\begin{proof}
\begin{center}
\renewcommand{\arraystretch}{1.35}
\begin{tabular}{@{}r >{$}p{5.4cm}<{$} p{7.4cm}@{}}
\toprule
 & \multicolumn{1}{l}{Тврђење} & Образложење \\
\midrule
1. & MN \parallel CB & $MN$ је средња линија $\triangle CDB$. \\
2. & MN \perp AC & $CB \perp AC$ и корак 1. \\
3. & CD \perp AN & $N \in AB$, а $CD$ је висина на $AB$. \\
4. & M \text{ је ортоцентар } \triangle ACN & $M$ је пресек две висине тог троугла: висине из $N$ (права $NM \perp AC$, корак 2) и висине из $C$ (права $CM \perp AN$, корак 3). \\
5. & AM \perp CN & трећа висина $\triangle ACN$ пролази кроз ортоцентар $M$. \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{center}
\end{proof}

\end{document}