A 'C'-sek Lexikona
Geometria I.
Pithagorasz-tétel |
Kombinatorika Permutáció: Kombináció Variáció |
Valószínűségszámítás |
Geometria II.
Fauerbach-kör |
Feladatok |
|
A háromszög oldalfelező pontjai, a magasságvonalainak
talppontjai, és a magasságpontot a csúcsokkal összekötő szakaszok
felezőpontjai egy körön vannak.
|
|
Rajzoljuk be AMBC, ACMB és ABCM négyszögek oldalfelező pontjai által meghatározott négyszögeket. Az így kapott kék, zöld és piros négyszögek téglalapok, amit a következőből láthatjuk be:
Ha behúzzuk egy négyszög oldalainak felezőpontjai által meghatározott négyszöget, akkor egy paralelogrammát kapunk. |
Bizonyítás (Ennek a betűzésnek nincs köze a fentihez.)
|
Ebben az esetben ez a paralelogramma egy téglalap, mivel a
négyszög átlói merőlegesek egymásra (az egyik az ABC háromszög
egyik oldala, a másik az ehhez az oldalhoz tartozó magasság).
A Thalesz-tétel megfordításból következően a téglalap átlói
felezve metszik egymást. Tehát a csúcsai egy körön vannak. Mivel
a ,
és
téglalapok
közül bármelyik kettőnek van egy közös átlója. Tehát ez a hat
pont egy körön van, melynek középpontja az átlók metszéspontja.
Ez a Feuerbach-kör. -re, mint átmérőre emeljünk Thalesz-kört. A Thalesz-tétel megfordítása következtében ezen a körön rajta lesz, mert. Hasonló alapon átmérőjű körön , az átmérőjű körön rajta lesz. Az előbb említett három kör megegyezik, mert mindhárom egybeesik a Feuerbach-körrel. Így ezen a körön vannak a háromszög oldalfelező pontjai, a magasságvonalainak talppontjai, és a magasságpontot a csúcsokkal összekötő szakaszok felezőpontjai. |
Két síkidom hasonló egymáshoz, ha egybevágósági transzformációkkal és középpontos hasonlósággal egymásba vihetőek.
O: középpont, : nagyítási arány, P' a P pontnak a képe |
Tulajdonságai:
A fenti tulajdonságokat először belátom -re: |
Az o egyenesen kiválasztik két pontot,
-t
és -t.
Ezekre a pontokra elvégezzük a -szeres
nagyítást, így megkapjuk -t
és -t.
Húzzuk be ennek az egyenesét! (Fontos, hogy erről az egyenesről
nem állítjuk, hogy o' pontjai.)
háromszögnek a
a középvonala, mert
és .
Ezért
egyenese párhuzamos
egyenesével. Most a pont mellé az oegyenesen a pontot veszem föl. A fentiekhez hasonlóan egyenese párhuzamos egyenesével. és egyeneseknek van közös pontja, , és mindkettő párhuzamos egyenesére. Mivel az Euklideszi-geometriában egy adott ponton át egy adott egyenessel csak egy párhuzamos húzható, ezért egyenes egybeesik . Az előzőekből következően o egyenes minden pontja egy vele párhuzamos o' egyenesbe megy (ez egyenese). Még azt kell belátni, hogy o' egyenes minden pontja az o egyenes pontjainak képe. Fölveszek o'-n egy B' pontot. Ezt összekötöm O-val. Mivel és , ezért az háromszög középvonalából következően . Tehát -re egyenes képe vele párhuzamos egyenes lesz, szakasz képe pedig vele párhuzamos és akkora lesz. |
Most lássuk be -ra!
-nek
,
-nek
a képe.
és
pontokat úgy veszem föl, hogy
és
egyenletek igazak legyenek.
háromszög súlyvonala ,
ezért .
Ezekből következik, hogy
háromszögben
középvonal, tehát .
Ebből meg a -ből
következik, hogy
háromszögben
középvonal, tehát .
egybeesik .
Mivel
és ,
ezért .
Tehát . A pontot rögzítem, és , ... pontokat veszek föl. Erre a fönti levezetés ugyanígy megcsinálható. Tehát -ra egyenes képe vele párhuzamos egyenes, szakasz képe pegig vele párhuzamos, és 3-szor akkora. (Ezt a gondolatmenetet lehetne folytatni -re, és ugyanezeket kell majd fölhasználni.) |
Majd -re!
háromszöggel
úgytapétázom ki síkot, hogy mindig a középpontjára tükrözöm
(például
háromszöget -re
tükrözve ABC háromszöget kapjuk). Elnevezem a szögeket. Legyen , és ! Ebből következően , , , , , , , , ... Mivel , ezért egy egyenesen van. Ugyanezen az elven , ... is egy egyenesen van. A pontot rögzítem, és , ... pontokat veszek föl, ezekre ugyan az bebizonyítható. Az egyállású szögekből következően a nagyítás párhuzamos egyenest ad. Tehát a -szeres nagyításnál szakasz képe vele párhuzamos és n-szerese. |
Majd végül -ra!
Ez a nagyítás egyenlő egy p-szeres nagyítással és egy q-szoros kicsinyítéssel (p és q egész számok). Ezekre már fönt bizonyítottuk a tulajdonságokat, tehát ezek racionális nagyításnál is igazak. |
Két háromszög hasonló egymáshoz, ha:
Ha egy szög szárait párhuzamosokkal metsszük, akkor az egyik száron keletkező szakaszok aránya megegyezik a másik száron keletkező megfelelő szakszok arányával.
A fent bizonyítottak alapján AB-t egy-egy nagyítással A'B'-be, A''B''-be, A'''B'''-be, A''''B''''-be, ... lehet juttatni. Tehát , , , ,
Ebből következően ,
ami így is írható: .
, ,
... Hasonlóan bármely két párhuzamos szelőrő be lehet látni, hogy egyenlő -vel, tehát egymással is egyenlőek. Így bebizonyítottuk a tételt.Magasságtétel, befogótétel, Pithagorasz-tétel
Egy derékszögű háromszögbe a derékszögből behúzom a magasságot, majd elnevezem a szögeket.
, , , , , , .
Mivel mind a három háromszögben minden szög megegyezik, ezért ezek hasonlóak. .
Ezekből az arányokat átírva:
a : b : c = m : q : b = p : m : a
Ebből kiválasztom a következő arányt:
Magasságtétel
Egy derékszögű háromszögben a derékszögből kiinduló magasságvonal hossza az átfogóból az általa kiszelt két szakasz mértani közepe.
Másik két aránypárt kiválasztva:
Majd másik kettőt, ami lényegében ugyan ez:
Befogótétel
Egy derékszögő háromszög egyik befogója egyenlő a derékszögből kiinduló magasságvonal által levágott vetületének és az átfogó mértani közepével.
Pithagorasz-tétel
Egy derékszögő háromszögben a két befogó négyzetének összege egyenlő az átfogó négyzetének összegével.
A fentiekből tudjuk, hogy , ,
valamint azt, hogy .
Így .
|
Állítás Az állítás a Pitagorasz-tétel másik megfogalmazásával geometriai úton is bizonyítható. E szerint a derékszögű háromszög befogóira rajzolt négyzetek területének összege az átfogóra rajzolt négyzet területével egyenlő. Ennek belátásához daraboljuk fel az alábbiak szerint az a+b oldalú négyzetet. |
Kombinatorika
Valószínűségszámítás Kísérlet: Vannak olyan jelenségek, amiket sokszor meg tudunk figyelni. Ilyen például a lottóhúzás. Egy ilyen megfigyelést szoktak ,,kísérletnek'' is nevezni. |
Valószínűség: B egy tetszőleges esemény valószínűsége: ahol kedvező elemi esemény az, ami esetén a B esemény bekövetkezik. Tulajdonságai: Minden A eseményre 0 P(A) 1. P(biztos esemény)=1, P( )=0 |