10.3 Þríhyrningar – Stærðfræði í daglegu lífi (IS) | Námsgögn
1010 Rúmfræði
10.3 Þríhyrningar
10.3 Þríhyrningar
Mynd 10.42. Þríhyrningar í byggingum eru áberandi þáttur í nútímaarkitektúr. (mynd: „Inside Hallgrímskirkja church, Reykjavik, Iceland“ eftir O Palsson/Flickr, CC BY 2.0)
Námsmarkmið
Að loknum þessum hluta átt þú að geta:
Flokkað þríhyrninga eftir hliðum.
Flokkað þríhyrninga eftir hornum.
Ákvarðað hvort þríhyrningar séu einslaga.
Ákvarðað hvort þríhyrningar séu líkir.
Fundið óþekkta hlið í líkum þríhyrningum.
Hvernig gátu Forn-Grikkir reiknað geisla jarðar? Hvernig miðuðu hermenn á skotmörk og hvernig var hægt fyrir mörgum öldum að áætla hæð segls á hafi úti? Þríhyrningar hafa lengi verið mikilvægir við að finna hæð hluta sem eru of háir til beinnar mælingar og fjarlægðir sem eru of miklar til að mæla beint. Líkir þríhyrningar eiga sérstaklega ótal hagnýtar notkunarleiðir sem við skoðum í þessum hluta.
Tæknin hefur fært okkur tæki sem auðvelda mælingar á fjarlægum hlutum, en þau byggjast á eiginleikum þríhyrninga sem fundust fyrir öldum. Hér skoðum við ólíkar gerðir þríhyrninga og eiginleika þeirra, mælingu innri og ytri horna og setningar um einslögun og líkindi.
Greining þríhyrninga
Þrír punktar sem eru ekki samlína mynda þríhyrning þegar þeir eru tengdir með línustrikum. Ef punktarnir , og eru tengdir með línustrikunum og fæst þríhyrningur eins og á mynd 10.43.
Mynd 10.43. Þríhyrningur
Þríhyrningar eru flokkaðir eftir hornum og hliðum. Öll horn hvasshyrnds þríhyrnings eru minni en Eitt horn rétthyrnds þríhyrnings er og táknað með □. Eitt horn gleiðhyrnds þríhyrnings er milli og Jafnlangar hliðar eru merktar með eins strikum. Mynd 10.44 sýnir grunnflokka þríhyrninga, heiti þeirra og eiginleika.
Hafðu einnig eftirfarandi í huga:
Punktarnir þar sem línustrikin mætast kallast oddpunktar.
Hliðar þríhyrnings eru oft nefndar eftir horninu á móti þeim. Hliðin er á móti horninu , hliðin er á móti horninu , og hliðin er á móti horninu .
Mynd 10.44. Gerðir þríhyrninga
Rétthyrndir þríhyrningar koma sérstaklega oft fyrir. Hliðin á móti rétta horninu er lengsta hliðin og kallast langhlið. Hliðarnar sem liggja að rétta horninu kallast skammhliðar.
Einn mikilvægasti eiginleiki þríhyrnings er að summa innri horna hans er Evklíð uppgötvaði og sannaði eiginleikann með samsíða línum. Fullgerð teikning er á mynd 10.45.
Mynd 10.45. Summa innri horna
Sönnunin er svona:
Skref 1: Byrjaðu á beinni línu og punkti utan hennar.
Skref 2: Dragðu línu gegnum punktinn samsíða línunni .
Skref 3: Dragðu tvær þverlínur milli samsíðu línanna, aðra hallandi til hægri og hina til vinstri.
Skref 4: Þar sem víxlhorn innan samsíða lína eru jafnstór fæst
Skref 5: Athugaðu að vegna eiginleika beins horns.
Skref 6: Með innsetningu og fæst
Því er summa innri horna
Dæmi 10.15
Ákvörðun innri horna þríhyrnings
Finndu stærð hvers horns í þríhyrningnum ámynd 10.46. Summa hornanna er
Lausn
Skref 1: Þar sem summa innri horna er má nota algebru til að finna hornin:
Skref 2: Þegar gildi er þekkt setjum við 45 inn í hinar tvær stæðurnar til að finna hornin:
Hornið því það er grannhorn við óþekkta hornið sem er Hornið vegna topphorna. Hornið því grannhornið við er og horn 5 er óþekkta hornið. Hornið vegna topphorna. Að lokum er þriðja hornið í þríhyrningi með hornin og
Einslögun
Ef tveir þríhyrningar hafa jafnstór horn og samsvarandi hliðar jafnlangar eru þeir einslaga. Þá má leggja annan ofan á hinn þannig að þeir falli saman, eftir snúning ef þarf.
Dæmi 10.17
Ákvörðun einslögunar þríhyrninga
Á mynd 10.48 er þríhyrningurinn einslaga þríhyrningnum ?
Lausn
Þríhyrningurinn er einslaga þríhyrningnum . Hornin og eru einslaga hornunum og , svo hornið er einslaga horninu . Hliðin er einslaga hliðinni og hliðin er einslaga hliðinni , svo hliðin er einslaga hliðinni .
Einslögunarsetningar
Eftirfarandi setningar má nota til að sanna að tveir þríhyrningar séu einslaga. Táknið merkir einslögun. Til dæmis er .
Hlið–hlið–hlið (SSS). Ef þrjár hliðar annars þríhyrnings eru jafnlangar samsvarandi hliðum hins eru þríhyrningarnir einslaga. Sjá mynd 10.49.
Mynd 10.49. Hlið–hlið–hlið (SSS)
Ef , og þá er
Hlið–horn–hlið (SAS). Ef tvær hliðar og hornið milli þeirra í öðrum þríhyrningi eru einslaga samsvarandi hliðum og millihorni hins eru þríhyrningarnir einslaga. Sjá mynd 10.50. Þar er og , svo .
Mynd 10.50. Hlið–horn–hlið (SAS)
Horn–hlið–horn (ASA). Ef tvö horn og hliðin milli þeirra í öðrum þríhyrningi eru einslaga samsvarandi hornum og millihlið hins eru þríhyrningarnir einslaga. Sjá mynd 10.51. Þar er og , svo
Mynd 10.51. Horn–hlið–horn (ASA)
Horn–horn–hlið (AAS). Ef tvö horn og hlið sem liggur ekki milli þeirra í öðrum þríhyrningi eru einslaga samsvarandi hornum og hlið hins eru þríhyrningarnir einslaga.
Ef tveir þríhyrningar hafa jafnstór samsvarandi horn og sömu lögun en ólíka stærð eru þeir líkir. Samsvarandi hliðar þeirra eru í föstu hlutfalli. Eitt brot kallast hlutfall, en jafna tveggja hlutfalla kallast hlutfallajafna, til dæmis
Líkindi gilda um öll form. Einnig má lýsa þeim með kvarðastuðli, hlutfalli samsvarandi lengda í frummynd og mynd sem er stækkuð eða minnkuð.
Myndirnar tvær á mynd 10.55 eru líkar vegna þess að samsvarandi hlutar þeirra hafa sömu hlutföll.
Skref 1: Skoðum hlutföll innan hvors þríhyrnings. Í þríhyrningnum (alfa) er hliðin á móti horninu 7 og hliðin á móti horninu 4. Samsvarandi hliðar í þríhyrningnum (beta) eru 3,5 og 2. Þá fæst
Þetta er hlutfallajafnan . Kvarðastuðullinn er 0,5714.
Skref 2: Prófum önnur samsvarandi pör. Í er langhliðin 8,06 og hliðin á móti horninu 7. Í er langhliðin 4,03 og hliðin á móti horninu 3,5. Þá fæst
Skref 3: Skoðum nú hlutföll milli og Hliðin 2 í samsvarar hliðinni 4 í , hliðin 3,5 í samsvarar hliðinni 7 í og langhliðin í samsvarar langhliðinni í Þá fæst
Samsvarandi horn eru jafnstór og hlutfall hvers pars samsvarandi hliða er 0,5. Kvarðastuðullinn er því 0,5 og þríhyrningarnir eru líkir.
Dæmi 10.21
Sönnun líkinda
Á mynd 10.57er þríhyrningurinn (delta) líkur þríhyrningnum (epsilon)? Finndu einnig lengdir hliðanna og .
Lausn
Öll horn þríhyrningsins eru jafnstór samsvarandi hornum í . Það nægir til að sýna líkindi. Við finnum þó og til frekari staðfestingar.
Skref 1: Setjum upp hlutföll samsvarandi hliða. Hliðin 2,375 í samsvarar 1,069 í . Langhliðin í er 6 og samsvarar í . Að lokum samsvarar hliðin í hliðinni 2,475 í
Öll hlutföllin eiga að vera jöfn. Byrjum á styttri hliðunum:
Skref 2: Leysum fyrir með fyrstu hlutfallajöfnunni. Jöfnum hlutföllin, krossmargföldum og leysum fyrir :
Því er .
Skref 3: Prófum lengdina með kvarðastuðlinum 0,45:
Skref 4: Til að leysa fyrir notum við sömu hlutfallajöfnu og fyrir :
Skref 5: Prófum hlutföllin:
Hlutföllin eru öll jöfn. Þar með höfum við sýnt að þríhyrningarnir og
Dæmi 10.22
Notkun líkra þríhyrninga
Fimm feta há manneskja stendur 50 fet frá tré (mynd 10.58). Skuggi trésins er 57 fet og skuggi manneskjunnar 7 fet. Hve hátt er tréð?
Lausn
Stærri þríhyrningurinn hefur tréð sem hlið og sá minni manneskjuna sem 5 feta hlið. Þríhyrningarnir eru líkir vegna jafnstórra samsvarandi horna og leysa má með hlutföllum:
Tréð er 40,7 fet á hæð.
Dæmi 10.23
Ákvörðun óþekktra lengda
Á tilteknum tíma dags varpar fjarskiptamastur 180 feta skugga (mynd 10.59). Á sama tíma varpar 9 feta hár vörubíll 15 feta skugga. Hve hátt er mastrið?
Lausn
Þetta eru líkir þríhyrningar og leysa má verkefnið með hlutföllum:
Mastrið er 108 fet á hæð.
Athugaðu skilning þinn
Finndu óþekkta hornið á myndinni.
Finndu óþekkta hornið á myndinni.
Finndu óþekktu hornin í jafnarma þríhyrningnum.
Á myndinni er samsíða . Finndu og .
Finndu og á myndinni.
Æfingar í hluta 10.3
Flokkaðu þríhyrningana í eftirfarandi æfingum sem hvasshyrnda, rétthyrnda eða gleiðhyrnda eftir uppgefnum hornum.
1.
𝑚∡𝐴 =88∘, 𝑚∡𝐵 =32∘, 𝑚∡𝐶 =60∘
2.
𝑚∡𝐴 =65∘, 𝑚∡𝐵 =90∘, 𝑚∡𝐶 =25∘
3.
𝑚∡𝐴 =30∘, 𝑚∡𝐵 =120∘, 𝑚∡𝐶 =30∘
4.
𝑚∡𝐴 =85∘, 𝑚∡𝐵 =50∘, 𝑚∡𝐶 =45∘
5.
Finndu óþekktu hornin á myndinni.
6.
Hve stórt er hvert horn á myndinni?
7.
Finndu stærð hornanna á myndinni.
8.
Finndu stærð hornanna á myndinni.
Ákvarðaðu í eftirfarandi æfingum hvaða einslögunarsetning sýnir að þríhyrningarnir séu einslaga.
9.
10.
11.
12.
Eru þríhyrningarnir líkir? Ef svo er, hvert er sameiginlega hlutfallið eða kvarðastuðullinn?
13.
Eru myndirnar líkar? Ef svo er, hvert er sameiginlega hlutfallið eða kvarðastuðullinn?
14.
Á myndinni er samsíða . Finndu og .
15.
Finndu 𝑎 og 𝑡 á myndinni.
16.
Finndu hlutfallajöfnurnar á myndinni og leystu fyrir og .
17.
Finndu hlutfallajöfnurnar á myndinni og leystu fyrir .
18.
Þríhyrnd lóð hefur ummálið 2.400 fet. Lengsta hliðin er 200 fetum styttri en tvöföld stysta hliðin. Miðhliðin er 200 fetum styttri en lengsta hliðin. Finndu lengdir hliðanna þriggja.
19.
Orange Tree Hotel í Charleston í Norður-Karólínu er með sívalan gosbrunn á hringlaga grunni. Ummál grunnsins er 12,88 fetum meira en sexfaldur geislinn. Finndu geisla grunnsins. (Notaðu 3,14 sem nálgun á .)