直角三角形是一个几何图形,是有一个角为直角的三角形,有普通的直角三角形和等腰直角三角形两种。其符合 勾股定理 ,具有一些特殊性质和判定方法。其固定边长比例结合三角函数(SohCahToa)可求解未知变量,并涉及等腰直角三角形分割正方形等几何场景。
图示
直角三角形如图所示:分为两种情况,有普通的直角三角形,还有等腰直角三角形(特殊情况)在直角三角形中,与直角相邻的两条边称为直角边,直角所对的边称为 斜边 。直角三角形直角所对的边也叫作“弦”。若两条直角边不一样长,短的那条边叫作“勾”,长的那条边叫作“股”。
判定定理
等腰直角三角形是一种特殊的三角形
等腰直角三角形是一种特殊的三角形,具有所有三角形的性质:具有稳定性、 内角 和为180°。两直角边相等,两 锐角 为45°,斜边上中线、角平分线、垂线三线合一, 等腰直角三角形 斜边上的高为此三角形 外接圆 的半径R。
特殊性质
它除了具有一般三角形的性质外,具有一些特殊的性质 :
1、 直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。如图, ( 勾股定理 )
2、在直角三角形中,两个锐角互余。如图,若
3、直角三角形中,斜边上的中线等于斜边的一半(即直角三角形的外心位于斜边的中点,外接圆半径R=C/2)。该性质称为直角三角形斜边中线定理。
4、直角三角形的两直角边的乘积等于斜边与斜边上高的乘积。例如有些三角形的内角有一些简单的关系,例如45–45–90度三角形,这是各角有特殊关系的直角三角形。也有些直角三角形的各边有特殊关系,例如各边的比例可以用自然数表示,例如3:4:5,或是可以用黄金比例表示等。若在处理这些三角形时知道其特殊的边关系或角关系,可以快速计算一些几何问题而不需用到较复杂的公式。
5、如图,Rt△ABC中, ,AD是斜边BC上的高,则有射影定理如下:
(1) 。
(2) 。
(3) 。
射影定理,又称“欧几里德定理”:在直角三角形中,斜边上的高是两条直角边在斜边射影的比例中项,每一条直角边又是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项。是数学图形计算的重要 定理 。
6、在直角三角形中,如果有一个锐角等于30°,那么它所对的直角边等于斜边的一半。
在直角三角形中,如果有一条直角边等于斜边的一半,那么这条直角边所对的锐角等于30°。
证明方法多种,下面采取较简单的几何证法。
先证明定理的前半部分,Rt△ABC中,
∵
∴ (直角三角形两锐角互余)
取AB中点D,连接CD,根据直角三角形斜边中线定理可知
∴△BCD是等边三角形(有一个角是60°的 等腰三角形 是等边三角形)
∴
再证明 定理 的后半部分,Rt△ABC中,
取AB中点D,连接CD,那么 (直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半)
又∵
∴
∴
∴
7、如图,
在Rt△ABC中 ,AD是斜边上的高,则:
证明:
两边乘以2,再平方得
运用 勾股定理 ,再两边除以,最终化简即得
性质8 :直角三角形被斜边上的高分成的两个直角三角形和原三角形相似。
判定方法
判定1:有一个角为90°的三角形是直角三角形。
判定2:若,则以a、b、c为边的三角形是以c为斜边的直角三角形(勾股定理的逆定理)。
判定3:若一个三角形30° 内角 所对的边是某一边的一半,则这个三角形是以这条长边为斜边的直角三角形。
判定4:两个 锐角 互为 余角 (两角相加等于 90° )的三角形是直角三角形。
判定5:若两直线 相交 且它们的 斜率 之积互为 负倒数 ,则两直线互相垂直。那么这个三角形为直角三角形。
判定6:若在一个三角形中一边上的 中线等于其所在边的一半 ,那么这个三角形为直角三角形。参考直角三角形 斜边 中线定理
判定7:一个三角形 30°角 所对的边等于某一邻边的一半,则这个三角形为直角三角形。
判定3和7的证明:
已知△ABC中, ,∠A,∠C对的边分别为a,c,且
证法1:
正弦定理 ,在△ABC中,有
将a与c的关系及∠A的度数代入之后化简得
又∵
∴
证法2
反证法 ,假设 ,过B作 于D
在Rt△ABD中,∵
∴ (30°的直角边等于 斜边 的一半)
又∵
∴
但BD是B到直线AC的垂线段,根据垂线段最短可知 ,从而出现矛盾。
(或从 得 ,那么△ ABC 中就有两个直角,这是不可能的事情)
∴假设不成立,
证法3
利用三角形的 外接圆 证明
作△ABC的外接圆,设圆心为O,连接OC,OB
∵ ,A在圆上
∴
∵
∴△ BOC 是 等边三角形 ,
又∵
∴AB是直径
∴ (直径所对的 圆周角 是直角)
基本简介
等腰直角三角形 的边角之间的关系:
(1) 三角形三 内角 和等于180°;
(2)三角形的一个外角等于和它不相邻的两个内角之和;
(3)三角形的一外角大于任何一个和它不相邻的内角;
(4)三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;
(5)在同一个三角形内,大边对大角,大角对大边.
等腰直角三角形中的四条特殊的 线段 :角平分线,中线,高, 中位线.
(1)三角形的角平分线的交点叫做三角形的内心,它是三角形 内切圆 的圆心,它到各边的距离 相等.
(三角形的 外接圆 圆心,即外心,是三角形三边的 垂直平分线 的交点,它到三个顶点的距离相等).
(2)三角形的三条中线的交点叫三角形的重心,它到每个顶点的距离等于它到对边 中点 的距离的2倍。
(3)三角形的三条高的交点叫做三角形的垂心。
(4)三角形的 中位线 平行于第三边且等于第三边的二分之一。
(5)三角形的一条 内角 平分线与两条外角平分线交于一点,该点即为三角形的旁心。
注意:
①任意三角形的内心、重心都在三角形的内部 .
② 钝角三角形 垂心、外心在三角形外部。
③直角三角形垂心、外心在三角形的边上。
(直角三角形的垂心为直角顶点,外心为 斜边 中点 。)
④ 锐角 三角形垂心、外心在三角形内部。
⑤任意三角形的旁心一定在三角形的外部。
相关线段
中线 :顶点与对边 中点 的连线,平分三角形。
角平分线 :平分三角形一内角的线段。
高线 :三角形中一顶点向对边作的垂线
勾股定理
勾股定理
如果直角三角形两直角边分别为A,B,斜边为C,那么 即直角三角形两直角边长的平方和等于斜边长的平方。如果三角形的三条边A,B,C满足 ;,还有变形公式: ,如:一条直角边是a,另一条直角边是b,如果a的平方与b的平方和等于 斜边 c的平方那么这个三角形是直角三角形。(称勾股定理的逆定理) 由 毕达哥拉斯 在公元前550年提出。
应用举例
如图1,是屋架设计图的一部分,点D是斜梁AB的 中点
立柱为BC,DE垂直于横梁AC, ,求BC、DE要多长?
解:∵
又
∵点D是AB的 中点 ,
斜边公式
(一)已知两条直角边的长度,可按公式:计算斜边。
(二)如已知一条直角边和一个 锐角 ,可用直角 三角函数 计算斜边。
直角三角形ABC的六个元素中除直角C外,其余五个元素有如下关系:
例:角A等于30 ° ,角A的对边是4米,计算斜边C是多少?
查表
三角函数
三角函数值 除了查表,也可以用电脑系统自带的 计算器 ,计算。
开始——程序——附件——计算器。这个计算器有两种模式,点‘查看’有一个下拉菜单,有标准型和科学型,选择科学型,输入度数后 正弦 点sin, 余弦 点cos, 正切 点tan,值就直接显示出来了。
这里有一个度和度分秒转换的问题。如 18.69度,其中整数18就是18 ° ,那么 ,用 这里整数41就是41分,再
再用 这个24就是秒。
也可以用 计算器 直接转换:输入度数18.69——钩上Hyp——再点dms
就显示出18.4124,这就是18度41分24秒。
如要转换回去就输入18.4124——钩上Inv——再点dms,就转换了。
有一点请注意,显示度分秒时, 小数点 后面是一位数或三位数如:
15.3; 15.302,应读作15度30分;和15度30分20秒。
解直角三角形
含义:一般地,直角三角形中,除直角外,共有五个元素,即3条边和2个 锐角 ,由直角三角形中除直角外的已知元素,求出未知元素的过程,叫做解直角三角形。
1.三条边的关系:
2.归纳
利用解直角三角形的知识解决实际问题的一般过程: