Высота треугольника и площадь
Высота треугольника связывает его площадь с выбранной стороной: если известны два из трёх величин — площадь, сторона и высота, — третью можно найти преобразованием одной формулы. Тема помогает решать задания на площадь и высоты, в том числе задания ОГЭ-16 и ЕГЭ-9.
Что такое высота треугольника
Сначала полезно повторить материал страницы о площади треугольника, а затем перейти к странице о высоте треугольника, где рассмотрены разные виды высот. Здесь высота рассматривается прежде всего как элемент формулы площади.
Высота треугольника — перпендикуляр, проведённый из вершины треугольника к прямой, содержащей противоположную сторону. Высоту обозначают буквой \(h\). Если высота проведена из вершины \(A\) к стороне \(BC\), то её можно обозначить \(h_a\), а основание высоты — точку \(H\).
В остроугольном треугольнике основание высоты лежит на стороне. В прямоугольном треугольнике две высоты совпадают с катетами. В тупоугольном треугольнике некоторые высоты проходят к продолжениям сторон, но формула площади остаётся той же.
Площадь треугольника равна половине произведения стороны, принятой за основание, на высоту, проведённую к этой стороне.
Здесь \(a\), \(b\), \(c\) — стороны треугольника, а \(h_a\), \(h_b\), \(h_c\) — соответствующие им высоты. Нельзя умножать сторону на высоту, проведённую к другой стороне: например, в выражении \(S=\frac12 ah_a\) высота обязательно должна быть \(h_a\).
Как находить неизвестный элемент
Из основной формулы получают три удобных варианта. Выбор варианта зависит от того, что требуется найти.
- Если известны основание и высота, умножьте их и разделите результат на \(2\).
- Если известны площадь и основание, умножьте площадь на \(2\) и разделите на основание.
- Если известны площадь и высота, умножьте площадь на \(2\) и разделите на высоту.
Проверьте единицы измерения. Если сторона дана в сантиметрах, а высота — в метрах, сначала приведите их к одной единице. Площадь выражается в квадратных единицах: \(\text{см}^2\), \(\text{м}^2\).
Площадь треугольника равна \(36\ \text{см}^2\), основание — \(9\ \text{см}\). Чему равна высота к этому основанию?
Разобранный пример
В треугольнике основание равно \(14\ \text{см}\), а площадь — \(63\ \text{см}^2\). Найдите высоту, проведённую к этому основанию.
Ответ: \(9\ \text{см}\). Такой способ подходит, даже если высота на рисунке не дана явно, а определить её требуется по площади и стороне.
Связь высот и сторон
Для одного и того же треугольника произведения «сторона умножить на соответствующую высоту» равны, потому что каждое из них равно удвоенной площади.
Отсюда можно сравнивать высоты. Если две стороны положительны, то высота к большей стороне меньше, а высота к меньшей стороне больше:
Например, если \(a=12\ \text{см}\), \(b=8\ \text{см}\) и площадь треугольника фиксирована, то \(h_a=2S/12\), а \(h_b=2S/8\). Поэтому \(h_b>h_a\).
В одном треугольнике высоты обратно пропорциональны соответствующим сторонам.
Эта формула полезна, когда площадь неизвестна, но известны две стороны и одна соответствующая высота. Например, если \(a=15\), \(b=10\), \(h_a=6\), то \(h_b=\frac{15\cdot6}{10}=9\).
Особые случаи и дополнительные связи
В равнобедренном треугольнике высота, проведённая к основанию, одновременно является медианой и биссектрисой. Поэтому задачи на высоту иногда требуют знаний о задачах на медиану или задачах на биссектрису треугольника.
В прямоугольном треугольнике площадь можно найти как половину произведения катетов, поскольку один катет является высотой к другому:
Если высота опущена на гипотенузу, для вычислений может понадобиться тригонометрия в прямоугольном треугольнике. Если известен угол и сторона, высоту иногда находят через синус или косинус, но для базовых задач достаточно формулы площади.
1. Забывают множитель \(\frac12\) и получают удвоенную площадь. 2. Используют не ту высоту: к стороне \(a\) относится только \(h_a\). 3. Не переводят метры в сантиметры перед вычислением. 4. Пишут ответ в квадратных единицах при нахождении высоты. 5. Путают высоту с отрезком, который просто проведён из вершины: высота должна быть перпендикулярна прямой основания.
Чтобы найти высоту по площади и основанию, используйте короткую запись: высота = удвоенная площадь, делённая на основание — \(h=2S:a\).
Алгоритм решения задач
- Выберите сторону, к которой проведена искомая высота.
- Обозначьте эту сторону и высоту согласованными буквами: \(a\) и \(h_a\).
- Запишите формулу \(S=\frac12ah_a\).
- Выразите неизвестную величину и подставьте числа с единицами измерения.
- Проверьте вычисления и размерность ответа.
Проверь себя
Главное
- Высота — перпендикуляр из вершины к прямой, содержащей противоположную сторону.
- Площадь треугольника вычисляют по формуле \(S=\frac12ah_a\).
- Высота находится так: \(h_a=2S/a\), а сторона — так: \(a=2S/h_a\).
- Для одного треугольника \(ah_a=bh_b=ch_c=2S\); большая сторона соответствует меньшей высоте.
- Всегда согласуйте основание и высоту, следите за единицами и проверяйте размерность ответа.