Задачи на медиану треугольника
Медиана помогает связать стороны треугольника, его середины и площади. В задачах ОГЭ и ЕГЭ важно уметь распознавать медиану на чертеже, использовать равенство отрезков, на которые она делит сторону, и правильно подставлять данные в формулу её длины.
Что нужно знать о медиане
Медиана треугольника — отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противоположной стороны. Если в треугольнике \(ABC\) медиана \(AM\) проведена к стороне \(BC\), то точка \(M\) лежит на \(BC\), а отрезки \(BM\) и \(MC\) равны.
Если \(AM\) — медиана треугольника \(ABC\), то \(M\) — середина стороны \(BC\), поэтому \(BM=MC\) и \(BC=2BM=2MC\).
Медиана делит треугольник на два треугольника равной площади: \(S_{ABM}=S_{AMC}\). У этих треугольников равные высоты к общей прямой \(BC\) и равные основания \(BM\) и \(MC\).
В равнобедренном треугольнике медиана, проведённая к основанию, одновременно является высотой и биссектрисой угла при вершине. Если задача содержит равные боковые стороны и медиану к основанию, это свойство часто позволяет получить прямоугольный треугольник и применить теорему Пифагора. О свойствах всех трёх медиан подробнее сказано на странице свойства медиан треугольника.
Формула длины медианы
Пусть в треугольнике \(ABC\) стороны \(a=BC\), \(b=CA\), \(c=AB\), а медиана \(m_a\) проведена к стороне \(a\). Тогда её длина вычисляется по формуле:
Аналогично, для медиан к сторонам \(b\) и \(c\) используются формулы:
В формуле для \(m_a\) вычитается квадрат стороны \(a\), к которой проведена медиана. Два других квадрата складываются. Перед корнем обязательно стоит множитель \(\frac12\).
Если известны три стороны, алгоритм прост: определить сторону, к которой проведена медиана; обозначить её буквой, соответствующей индексу медианы; подставить длины в формулу; упростить выражение и проверить, что ответ положителен. Подробный вывод формулы можно посмотреть на странице длина медианы треугольника или в материале формула длины медианы треугольника.
В треугольнике \(ABC\) медиана \(AM\) проведена к стороне \(BC\). Какая запись верна?
Разобранный пример: медиана по трём сторонам
В треугольнике стороны равны \(13\), \(14\) и \(15\). Найдём длину медианы, проведённой к стороне \(14\).
Сторона, к которой проведена медиана, должна занимать место \(a\) в формуле. Поэтому \(a=14\), а две остальные стороны можно взять как \(b=13\) и \(c=15\).
Ответ: \(7\sqrt3\). Если требуется приблизительное значение, можно использовать \(\sqrt3\approx1{,}73\), тогда \(m_a\approx12{,}11\).
Задачи на свойства медианы
Во многих задачах длина медианы уже не нужна: достаточно использовать тот факт, что она делит противоположную сторону пополам. Например, если \(AM\) — медиана и \(BC=18\), то \(BM=MC=9\). Если \(BM=7\), то \(BC=14\).
Равенство площадей также даёт быстрый способ решения. Если площадь треугольника \(ABC\) равна \(40\), то площадь каждого из треугольников \(ABM\) и \(AMC\) равна \(20\). Поэтому при известной площади одной части площадь всего треугольника в два раза больше.
Сразу отметьте одинаковые отрезки на противоположной стороне: \(BM=MC\). Если в условии дана длина всей стороны, разделите её на 2; если дан один получившийся отрезок, умножьте его на 2.
В равнобедренном треугольнике медиана к основанию образует два равных прямоугольных треугольника. Например, при боковой стороне \(13\) и основании \(10\) половина основания равна \(5\). Медиана является высотой, поэтому её длина равна \(\sqrt{13^2-5^2}=12\) по теореме Пифагора. При необходимости повторите тригонометрию в прямоугольном треугольнике.
Полезно помнить и связь медианы с площадью. Если известны медиана \(m_a\) и сторона \(a\), угол между ними или высота, можно рассматривать медиану как основание одного из двух равновеликих треугольников. В задачах, где требуется именно площадь, могут пригодиться высота треугольника и площадь.
Типовой алгоритм решения
- Прочитайте, из какой вершины проведена медиана и к какой стороне она направлена.
- Если известна вся противоположная сторона, найдите половину; если известна половина, восстановите всю сторону.
- Если даны три стороны, выберите формулу медианы к нужной стороне.
- Подставьте числа, внимательно возведите их в квадрат и упростите корень.
- Проверьте ответ: длина медианы должна быть положительной и не должна быть слишком большой по сравнению с суммой двух сторон.
1. Вычитают квадрат не той стороны: в формуле \(m_a\) вычитается именно \(a^2\). 2. Забывают множитель \(\frac12\). 3. Считают, что любая медиана является высотой или биссектрисой — это верно не для любого треугольника, а, например, для медианы к основанию равнобедренного треугольника. 4. При заданной длине \(BC\) записывают \(BM=BC\), хотя правильно \(BM=\frac{BC}{2}\).
Проверка готовности
Мини-тест
Главное
- Медиана соединяет вершину с серединой противоположной стороны: \(BM=MC\).
- Медиана делит треугольник на два треугольника равной площади.
- Для медианы к стороне \(a\) используется формула \(m_a=\frac12\sqrt{2b^2+2c^2-a^2}\).
- В формуле вычитается квадрат стороны, к которой проведена медиана.
- В равнобедренном треугольнике медиана к основанию одновременно является высотой и биссектрисой.