Подударност троуглова · свеска: задатак 39

Једнакокраки троугао: \(AS \perp BQ\)

Теорема. У једнакокраком троуглу \(ABC\) (\(|AB| = |AC|\)) \(P\) је средиште основице \(BC\), \(Q\) је подножје нормале из \(P\) на крак \(AC\), а \(S\) средиште дужи \(PQ\). Тада је \(AS \perp BQ\).

A B C P Q S F
Дато \(|AB| = |AC|\), \(P\) средиште \(BC\), \(Q \in AC\), \(PQ \perp AC\), \(S\) средиште \(PQ\)
Доказати \(AS \perp BQ\)
дужи \(AS\), \(BQ\) средње линије \(PF\), \(SF\)

Доказ

ТврђењеОбразложење
Ознака: \(F\) је средиште дужи \(QC\).
1.\(AP \perp BC\)тежишна дуж на основицу једнакокраког троугла је и висина.
2.\(SF \parallel PC\)\(SF\) је средња линија \(\triangle PQC\).
3.\(SF \perp AP\)из 1 и 2.
4.\(PQ \perp AF\)\(F \in AC\) и \(PQ \perp AC\).
5.\(S \text{ је ортоцентар } \triangle APF\)\(S\) је пресек висине из \(F\) (права \(FS \perp AP\), корак 3) и висине из \(P\) (права \(PS \perp AF\), корак 4).
6.\(AS \perp PF\)трећа висина \(\triangle APF\) пролази кроз \(S\).
7.\(PF \parallel BQ\)\(PF\) је средња линија \(\triangle BQC\) (\(P\) средиште \(BC\), \(F\) средиште \(QC\)).
8.\(AS \perp BQ\)из 6 и 7.

∎

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 Једнакокраки троугао: $AS \perp BQ$}
\end{center}

\begin{theorem}
У једнакокраком троуглу $ABC$ ($\len{AB} = \len{AC}$) $P$ је средиште основице $BC$, $Q$ је подножје нормале из $P$ на крак $AC$, а $S$ средиште дужи $PQ$. Тада је $AS \perp BQ$.
\end{theorem}

\begin{center}
\begin{tikzpicture}[scale=0.86, every node/.style={font=\small}]
  \coordinate (A) at (3,6);
  \coordinate (B) at (0,0);
  \coordinate (C) at (6,0);
  \coordinate (P) at (3,0);
  \coordinate (Q) at (5.4,1.2);
  \coordinate (S) at (4.2,0.6);
  \coordinate (F) at (5.7,0.6);
  \draw[thick] (A) -- (B) -- (C) -- cycle;
  \draw (A) -- (P);
  \draw (P) -- (Q);
  \draw[thick, red!70!black] (A) -- (S);
  \draw[thick, red!70!black] (B) -- (Q);
  \draw[thick, teal!70!black] (P) -- (F);
  \draw[thick, teal!70!black] (S) -- (F);
  \pic[draw] {right angle=A--P--C};
  \pic[draw] {right angle=P--Q--C};
  \draw ($(P)!0.5!(S)!3pt!90:(S)$) -- ($(P)!0.5!(S)!3pt!-90:(S)$);
  \draw ($(S)!0.5!(Q)!3pt!90:(Q)$) -- ($(S)!0.5!(Q)!3pt!-90:(Q)$);
  \draw ($(Q)!0.41!(F)!3pt!90:(F)$) -- ($(Q)!0.41!(F)!3pt!-90:(F)$);
  \draw ($(Q)!0.59!(F)!3pt!90:(F)$) -- ($(Q)!0.59!(F)!3pt!-90:(F)$);
  \draw ($(F)!0.41!(C)!3pt!90:(C)$) -- ($(F)!0.41!(C)!3pt!-90:(C)$);
  \draw ($(F)!0.59!(C)!3pt!90:(C)$) -- ($(F)!0.59!(C)!3pt!-90:(C)$);
  \foreach \pt in {A,B,C,P,Q,S,F} \fill (\pt) circle (1.4pt);
  \node[above] at (A) {$A$};
  \node[below left] at (B) {$B$};
  \node[below right] at (C) {$C$};
  \node[below] at (P) {$P$};
  \node[above right] at (Q) {$Q$};
  \node[left] at (S) {$S$};
  \node[right] at (F) {$F$};
\end{tikzpicture}
\end{center}

\noindent
\textbf{Дато:} $\len{AB} = \len{AC}$, $P$ средиште $BC$, $Q \in AC$, $PQ \perp AC$, $S$ средиште $PQ$. \\
\textbf{Доказати:} $AS \perp BQ$.

\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{Ознака: $F$ је средиште дужи $QC$.}} \\
1. & AP \perp BC & тежишна дуж на основицу једнакокраког троугла је и висина. \\
2. & SF \parallel PC & $SF$ је средња линија $\triangle PQC$. \\
3. & SF \perp AP & из 1 и 2. \\
4. & PQ \perp AF & $F \in AC$ и $PQ \perp AC$. \\
5. & S \text{ је ортоцентар } \triangle APF & $S$ је пресек висине из $F$ (права $FS \perp AP$, корак 3) и висине из $P$ (права $PS \perp AF$, корак 4). \\
6. & AS \perp PF & трећа висина $\triangle APF$ пролази кроз $S$. \\
7. & PF \parallel BQ & $PF$ је средња линија $\triangle BQC$ ($P$ средиште $BC$, $F$ средиште $QC$). \\
8. & AS \perp BQ & из 6 и 7. \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{center}
\end{proof}

\end{document}