Пересечение двух параллельных прямых секущей
Параллельными называются пара прямых, которые при продолжении не пересекаются.
Когда две паралелльные прямые $a$ и $b$ пересекаются секущей $c$ , то образуется много разнообразных углов.
Некоторые пары углов имеют свои имена – названия:
пара накрест лежащие углы : ∠3 и ∠5, ∠4 и ∠6;
пара односторонние углы : ∠4 и ∠5, ∠3 и ∠6;
пара соответственные углы : ∠1 и ∠5, ∠4 и ∠8, ∠2 и ∠6, ∠3 и ∠7.
Свойства:
- накрест лежащие углы равны: 3 = 5, 4 = 6.
- соответственные углы равны: 1 = 5, 4 = 8, 2 = 6, 3 = 7.
- сумма односторонних углов равна 180 градусов: 3 + 6 = 180 градусов, 4 + 5 = 180 градусов.
_____________________________________________________________________________________
Теорема Если две параллельные линии пересекаются третьей (Секущей), тогда выполняется следующее:
ТеоремаТеорема * накрест лежащие углы равны ;
ТеоремаТеорема * соответственные углы равны ;
ТеоремаТеорема * сумма односторонних углов 180 град. ;
ТеоремаТеорема * вертикальные равны ∠3 = ∠1, ∠8 = ∠6 .
_____________________________________________________________________________________
Теорема Если две прямые перпендикулярны (обе одновременно) к третьей, то они параллельны друг другу.
_____________________________________________________________________________________
Теорема Если две прямые не параллельны друг другу, то равенства для сумм углов не выполняются: 3 + 6 < 180 ; 4 + 5 > 180 .
_____________________________________________________________________________________
Теорема Если одна прямая параллельна второй, а вторая параллельна третьей, то первая прямая так же параллельна третьей.
_____________________________________________________________________________________
Задача 1: На рисунке АС и МК параллельны, отрезки АВ = ВК равные. Дан угол ∠АКМ = 40°. Найти ∠КВС.
- Решение: АС ║ МК параллельны, АК – секущая, $Rightarrow$ ∠АКМ и ∠КАВ накрест лежащие, $Rightarrow$ ∠КАВ = 40°.
- ∆АВК – равнобедренный, АВ = ВК $Rightarrow$ углы у основания ∠КАВ = ∠АКВ значит, $Rightarrow$ ∠АКВ = 40°.
- Значит, углы ∠АКВ = ∠АКМ равные. Угол ∠МКВ состоит из частей, аддитивность, ∠МКВ = ∠АКВ + ∠АКМ = 80°.
- АС ║ МК параллельны, АК – секущая, $Rightarrow$ ∠ВКМ и ∠КВС накрест лежащие, $Rightarrow$ Ответ: ∠КВС = 80°.
Задача 2: На рисунке, даны углы ∠ВАМ = 30°, ∠АВК = 150°, ∠ВКС = 110°. Найти ∠АМР.
- Решение: Углы ∠ВАМ и ∠АВК – односторонные от секущей АВ. Их сумма ∠ВАМ + ∠АВК = 180°.
- Сумма односторонных 180°? … по теореме “о параллельных”, прямые АМ и ВК должны быть параллельными. АМ ║ ВК.
- Теперь: АМ ║ ВК, СР – секущая. Односторонные углы равные, ∠ВКС = ∠АМК. Значит, ∠АМК = 110°.
- Наконец, углы ∠АМК и ∠АМР – смежные. Значит, ∠АМК + ∠АМР = 180°. $Rightarrow$ ∠АМР = 180° – ∠АМК = 70°.
- Ответ: ∠АМР = 70°. Замечание: “надо видеть все секущие к параллельным, и углы к ним”.
Задача 3: На рисунке, АВ параллельно МК, угол ∠РМК составляет треть угла ∠САВ. Найти эти углы.
- Решение: Дано: отношение углов ∠РМК : ∠САВ = 1 : 3. Выразим: ∠САВ = 3∠РМК
- Как связаны искомые углы по рисунку? ∠САВ и ∠МАВ – смежные, значит ∠МАВ = 180° – ∠САВ.
- Углы ∠МАВ и ∠РМК односторонные углы при параллельных АВ ║ МК и секущей РС. Значит, ∠МАВ = ∠РМК
- Из двух равенств получаем ∠РМК = 180° – ∠САВ. Вспомним ∠САВ = 3∠РМК, подставим: ∠РМК = 180° – 3∠РМК
- ∠РМК = 45°, значит ∠САВ = 3∠РМК = 135°. Ответ: 45°, 135°
Задача 4: На рисунке, АD параллельно ВС, угол ∠МВС = 65°, ∠ВСК = 80°. Найти четырехугольника АВСD.
- Трапеция АВСD: Четырехугольник с двумя параллельными сторонами называется трапецией. АD ║ ВС.
- Решение: Угол трапеции ∠АВС смежен с ∠МВС, значит ∠АВС = 180° – ∠МВС = 115°.
- Аналогично, угол трапеции ∠ВСD смежный к углу ∠ВСК, значит ∠ВСD = 180° – ∠ВСК = 100°.
- АМ секущая к АD ║ ВС $Rightarrow$ ∠ВАD и ∠МВС соответственные, значит равные ∠ВАD = ∠МВС = 65°.
- Аналогично, КD секущая к АD ║ ВС $Rightarrow$ ∠АDС и ∠ВСК соответственные, значит равные ∠АDС = ∠ВСК = 80°.
- Ответ: Углы трапеции ∠ВАD = 65° ∠АВС = 115° ∠ВСD = 100° ∠АDС= 80°
Задача 4, продолжение, “углы в трапеции”: Пусть углы любые: ∠МВС = х, ∠ВСК = у.
- Такими же рассуждениями о смежных и односторонных, получим: ∠А = х ∠В = 180° – х ∠С = 180° – у ∠D = у
- Видно: ∠А + ∠В = 180° ∠С + ∠D = 180°. Сумма углов при боковой стороне трапеции 180° . Односторонные!
- Видно: ∠А + ∠В + ∠С + ∠D = 180°. Сумма всех углов трапеции равна 360°. . Как у четырехугольника?
Факты, Следствия из теорем о углах при параллельных и секущей к ним:
- В параллелограмме и трапеции диагонали образуют со сторонами равные накрест лежащие углы. Что секущая?
- В паралеллограмме сумма углов у одной стороны равен 180 град. – внутренные односторонные. Что секущая?
- В трапеции сумма углов у боковых сторон равен 180 град. – внутренные односторонные. Что секущая?
- Еще о углах: Диаметры в окружности при пересечении образуют равные вертикальные углы.
- Сумма углов треугольника 180 градусов . Достроить параллельную, увидеть секущую!
Интерактивные Упражнения:
Задачи из сайта https://resh.edu.ru :
Задача 1: Установите соответствие между углами и их градусными мерами, если ∠РМЕ = 50°, а ∠1 = ∠2 и РМ = РЕ.
Задача 2: На рисунке через параллельные прямые m и n проведена секущая k, угол 1 составляет 50% угла 2. Найдите угол 1.
Задача 3: По рисунку найдите градусную меру неизвестного угла х. Параллельные прямые а и b пересечены секущими МК и МF.
Задача 4: Прямые а и m параллельны. АК и КР – секущие, ∆ВКО – равнобедренный. ∠3 = 120°. Чему равен ∠2?
Задача 5: На рисунке прямые AB║CD, при этом AB = AC, ∠BCD = 45°. Найдите угол 2
Задача 6: Прямые FP и EK параллельны, чему равна градусная мера угла x?
Задача 7: Через параллельные прямые а и b проведены секущие ВА и ВС, так что АВ = ВС, при этом ∠ВСА = 80°. Найдите градусную меру угла 1.
Задача 8: В треугольнике АВС BD – секущая к параллельным прямым BC и DE, при этом ВD = DC, ∠BDE = 40°. Чему равен угол ADВ?
Задача 9: Прямые KN и ME параллельны. По рисунку найдите угол ЕМР, если сумма углов треугольника равна 180°.
Задача 10: На рисунке через параллельные прямые m и n проведена секущая k, угол 1 составляет 20 % угла 2. Найдите угол 1.
Задача 11: Прямые a и b параллельны. Основываясь на рисунке, определите, чему равна градусная мера угла y.
Задача 12: ∆ВКО – равнобедренный. ∠3 = 110°. Чему равен ∠2?
Задача 13: На рисунке AB║CD, при этом AB=AC, ∠BCD = 45°. Найдите угол BAC.
Задача 14: На рисунке прямые а║b, при этом MO и ЕО – биссектрисы углов М и Е соответственно, пересекаются в точке О. Чему равна градусная мера угла МОЕ?
Задача 15: Дан треугольник АВС. BD – секущая к параллельным прямым BC и DE, при этом ВD = DC, ∠BDE = 50°. Чему равен угол ADE?
Задача 16: Прямые а и b параллельны. Чему равна градусная мера суммы углов 1, 2, 3?
Задача 17: Проведена секущая к прямым BC и DE, при этом ВD = DC, BC || DE, ∠BDE = 40°. Чему равен ∠ADE?
Задача 18: Один из односторонних углов при двух параллельных прямых и секущей на 66º меньше другого. Найдите меньший из односторонних углов.
Задача 19: Сумма пары накрест лежащих углов, образованных при пересечении параллельных прямых секущей, равна 110°. Найдите, чему равен один накрест лежащий угол.
Задача 20: “углы в параллелограмме и трапеции”:
-
один из углов параллелограмма 40. найти остальные
-
найти углы параллелограмма, если известно, что сумма двух 80. (100, 160)
-
найти углы параллелограмма, если известно, что разность двух 70. (110, 130)
-
Диагональ параллелограмма состовляет с одной из сторон углы 25 и 35. найти все углы параллелограмма
-
Углы параллелограмма относятся как 2:3 найти все углы
-
Чему равны углы равнобедренной трапеции, если разность противолежащих 40
Углы при параллельных прямых и секущей. Вертикальные, смежные, односторонние, соответственные, накрест лежащие углы
Пусть прямая с пересекает параллельные прямые и . При этом образуется восемь углов. Углы при параллельных прямых и секущей так часто используются в задачах, что в геометрии им даны специальные названия.
Углы и — вертикальные. Очевидно, вертикальные углы равны, то есть
Конечно, углы и , и — тоже вертикальные.
Углы и — смежные, это мы уже знаем. Сумма смежных углов равна .
Углы и (а также и , и , и ) — накрест лежащие. Накрест лежащие углы равны.
Углы и — односторонние. Они лежат по одну сторону от всей «конструкции». Углы и — тоже односторонние. Сумма односторонних углов равна , то есть
Углы и (а также и , и , и ) называются соответственными.
Соответственные углы равны, то есть
Углы и (а также и , и , и ) называют накрест лежащими.
Накрест лежащие углы равны, то есть
Чтобы применять все эти факты в решении задач ЕГЭ, надо научиться видеть их на чертеже. Например, глядя на параллелограмм или трапецию, можно увидеть пару параллельных прямых и секущую, а также односторонние углы. Проведя диагональ параллелограмма, видим накрест лежащие углы. Это — один из шагов, из которых и состоит решение.
Ты нашел то, что искал? Поделись с друзьями!
1. Биссектриса тупого угла параллелограмма делит противоположную сторону в отношении , считая от вершины тупого угла. Найдите большую сторону параллелограмма, если его периметр равен .
Напомним, что биссектриса угла — это луч, выходящий из вершины угла и делящий угол пополам.
Пусть — биссектриса тупого угла . По условию, отрезки и равны и соответственно.
Рассмотрим углы и . Поскольку и параллельны, — секущая, углы и являются накрест лежащими. Мы знаем, что накрест лежащие углы равны. Значит, треугольник — равнобедренный, следовательно, .
Периметр параллелограмма — это сумма всех его сторон, то есть
2. Диагональ параллелограмма образует с двумя его сторонами углы и . Найдите больший угол параллелограмма. Ответ дайте в градусах.
Нарисуйте параллелограмм и его диагональ. Заметив на чертеже накрест лежащие углы и односторонние углы, вы легко получите ответ: .
3. Чему равен больший угол равнобедренной трапеции, если известно, что разность противолежащих углов равна ? Ответ дайте в градусах.
Мы знаем, что равнобедренной (или равнобокой) называется трапеция, у которой боковые стороны равны. Следовательно, равны углы при верхнем основании, а также углы при нижнем основании.
Давайте посмотрим на чертеж. По условию, , то есть .
Углы и — односторонние при параллельных прямых и секущей, следовательно,
Прямая линия. Признаки параллельности прямых линий.
Если две произвольные прямые AB и СD пересечены третьей прямой MN, то образовавшиеся при этом углы получают попарно такие названия:
соответственные углы: 1 и 5, 4 и 8, 2 и 6, 3 и 7;
внутренние накрест лежащие углы: 3 и 5, 4 и 6;
внешние накрест лежащие углы: 1 и 7, 2 и 8;
внутренние односторонние углы: 3 и 6, 4 и 5;
внешние односторонние углы: 1 и 8, 2 и 7.
Описанные углы видны на рисунке:
Теорема.
Если две параллельные прямые пересечены третьей прямой, то сформировавшиеся:
1. внутренние накрест лежащие углы одинаковы;
2. внешние накрест лежащие углы одинаковы;
3. соответственные углы одинаковы;
4. сумма внутренних односторонних углов будет 2d = 180 0 ;
5. сумма внешних односторонних углов будет 2d = 180 0 ;
Данную теорему иллюстрирует рисунок:
Имеются две параллельные прямые AB и СD, их пересекает третья прямая MN.
1. ∠ 4 = ∠ 6 и ∠ 3 = ∠ 5;
2. ∠ 2 = ∠ 8 и ∠ 1 = ∠ 7;
3. ∠ 2 =∠ 6, ∠ 1 = ∠ 5, ∠ 3 = ∠ 7, ∠ 4 = ∠ 8;
4. ∠ 3 + ∠ 6 = 2d и ∠ 4 + ∠ 5 = 2d;
5. ∠ 2 + ∠ 7 = 2d и ∠ 1 + ∠ 8 = 2d.
1. Из середины E того отрезка прямой MN, который размещается между параллельными прямыми, прочертим на СD перпендикуляр EK и продолжим его до пересечения с AB в точке L. Так как перпендикуляр к одной из параллельных есть также и перпендикуляр к другой параллельной, то образовавшиеся при этом треугольники (заштрихованные на чертеже) – оба прямоугольные. Они одинаковы, потому что в них по равной гипотенузе и по одинаковому острому углу при точке E. Из равенства треугольников получаем, что внутренние накрест лежащие углы 4 и 6 одинаковы. Два прочих внутренних накрест лежащих угла 3 и 5 одинаковы, как дополнения до 2d к одинаковым углам 4 и 6 (как смежные с 4 и 6).
2. Внешние накрест лежащие углы равны соответственно внутренним накрест лежащим углам, как углы вертикальные.
Так, ∠ 2 = ∠ 4 и ∠ 8 = ∠ 6, но по доказанному ∠ 4 = ∠ 6.
Следовательно, ∠ 2 =∠ 8.
3. Соответственные углы 2 и 6 одинаковы, поскольку ∠ 2 = ∠ 4, а ∠ 4 = ∠ 6. Также убедимся в равенстве других соответственных углов.
4. Сумма внутренних односторонних углов 3 и 6 будет 2d, потому что сумма смежных углов 3 и 4 равна 2d = 180 0 , а ∠ 4 можно заменить идентичным ему ∠ 6. Также убедимся, что сумма углов 4 и 5 равна 2d.
5. Сумма внешних односторонних углов будет 2d, потому что эти углы равны соответственно внутренним односторонним углам, как углы вертикальные.
Из выше доказанного обоснования получаем обратные теоремы.
Когда при пересечении двух прямых произвольной третьей прямой получим, что:
1. Внутренние накрест лежащие углы одинаковы;
или 2. Внешние накрест лежащие углы одинаковые;
или 3. Соответственные углы одинаковые;
или 4. Сумма внутренних односторонних углов равна 2d = 180 0 ;
или 5. Сумма внешних односторонних равна 2d = 180 0 ,
Параллельность прямых
О чем эта статья:
10 класс, ЕГЭ/ОГЭ
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).
Определение параллельности прямых
Начнем с главного — определимся, какие прямые параллельны согласно евклидовой геометрии. Мы недаром упомянули Евклида, ведь именно в его трудах, написанных за 300 лет до н. э., до нас дошли первые упоминания о параллельности.
Параллельными называются прямые в одной плоскости, не имеющие точек пересечения, даже если их продолжать бесконечно долго. Обозначаются они следующим образом: a II b.
Казалось бы, здесь все просто, но со времен Евклида над определением параллельных прямых и признаками параллельности прямых бились лучшие умы. Особый интерес вызывал 5-й постулат древнегреческого математика: через точку, которая не относится к прямой, в той же плоскости можно провести только одну прямую, параллельную первой. В XIX веке российский математик Н. Лобачевский смог опровергнуть постулат и указать на условия, при которых возможно провести как минимум 2 параллельные прямые через одну точку.
Впрочем, поскольку школьная программа ограничена евклидовой геометрией, вышеуказанное утверждение мы принимаем как аксиому.
На плоскости через любую точку, не принадлежащую некой прямой, можно провести единственную прямую, которая была бы ей параллельна.
Курсы по математике в онлайн-школе Skysmart помогут подтянуть оценки, подготовиться к контрольным, ВПР и экзаменам.
Свойства и признаки параллельных прямых
Есть ряд признаков, по которым можно определить, что одна прямая параллельна другой. К счастью, свойства и признаки параллельности прямых тесно связаны, поэтому не придется запоминать много информации.
Начнем со свойств. Для этого проведем третью прямую, пересекающую параллельные прямые — она будет называться секущей. В результате у нас образуется 8 углов.
Если секущая проходит через две параллельные прямые, то:
-
два внутренних односторонних угла образуют в сумме 180°:
∠4 + ∠6 = 180°; ∠3 + ∠5 = 180°.
два внутренних накрест лежащих угла равны между собой:
два соответственных угла равны между собой:
∠1 = ∠5, ∠3 = ∠7, ∠4 = ∠8, ∠2 = ∠6.
Если секущая образует перпендикуляр с одной из параллельных прямых, то она будет перпендикулярна и другой.
Вышеуказанные свойства являются одновременно признаками, по которым мы можем сделать вывод о параллельности прямых. Причем достаточно установить и доказать лишь один признак — остальные будут к нему прилагаться.
А сейчас посмотрим, как все это помогает решать задачи и практиковаться в определении параллельности двух прямых.
Задача 1
Прямые MN и KP пересекают две другие прямые, образуя несколько углов. Известно, что ∠1 = 73°; ∠3 = 92°; ∠2 = 73°. Требуется найти величину ∠4.
Решение
Поскольку ∠1 и ∠2 являются соответственными, их равенство говорит о том, что MN II KP. Следовательно, ∠3 = ∠MPK = 92°.
Согласно другому свойству параллельных прямых ∠4 + ∠MPK = 180°.
Задача 2
Две параллельные прямые а и b удалены друг от друга на расстояние 27 см. Секущая к этим прямым образует с одной из них угол в 150°. Требуется найти величину отрезка секущей, расположенного между а и b.
Решение
Поскольку а II b, значит ∠MKD + ∠KDN = 180°.
Соответственно, ∠MKD = 180° – ∠KDN = 180° – 150° = 30°.
Теперь рассмотрим треугольник KDM. Мы знаем, что отрезок DM представляет собой расстояние между прямыми а и b, а значит, DM ┴ b и наш треугольник является прямоугольным.
Поскольку катет, противолежащий углу в 30°, равен ½ гипотенузы, DM = 1/2DK.
[spoiler title=”источники:”]
http://www.calc.ru/Priznaki-Parallelnosti-Pryamykh-Liniy.html
http://skysmart.ru/articles/mathematic/parallelnost-pryamyh
[/spoiler]
- Главная
- Справочники
- Справочник по геометрии 7-9 класс
- Параллельные прямые
- Теорема о накрест лежащих углах
Теорема
Если две параллельные прямые пересечены секущей, то накрест лежащие углы равны.
Дано: , АВ – секущая, 1 и 2 – накрест лежащие (Рис.1).
Доказать: 1 =2.
Доказательство:
Предположим,что углы 1 и 2 не равны друг другу. Отложим от луча АВ угол РАВ, равный углу 2, так, чтобы РАВ и 2 были накрест лежащими углами при пересечении прямых АР и секущей АВ (Рис.2).
По построению накрест лежащие углы РАВ и 2 равны, значит АР (по признаку параллельности двух прямых). То есть мы получили, что через точку А проходят две прямые и АР, параллельные прямой . Но это противоречит аксиоме параллельных прямых. Значит наше предположение неверно и 1 = 2. Что и требовалось доказать.
Следствие
Дано: , (Рис.3).
Доказать: .
Доказательство:
Прямая пересекает прямую , при этом , значит пересекает и прямую (смотри следствие 20 из аксиомы параллельных прямых). При пересечении параллельных прямых и секущей образуются равные накрест лежащие углы: 1 =2 (по теореме о накрест лежащих углах). По условию , т.е. 1 = 900, значит и 2 = 900 , т.е. . Что и требовалось доказать.
Советуем посмотреть:
Параллельные прямые
Признаки параллельности двух прямых
Практические способы построения параллельных прямых
Аксиомы геометрии
Аксиома параллельных прямых
Теорема о соответственных углах
Теорема об односторонних углах
Теорема об углах с соответственно параллельными сторонами
Теорема об углах с соответственно перпендикулярными сторонами
Параллельные прямые
Правило встречается в следующих упражнениях:
7 класс
Задание 210,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 220,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 243,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 244,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 9,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 518,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 659,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 717,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 868,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Задание 888,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник
Как мы выяснили на прошлом уроке, прямая, пересекающая данную прямую, пересечет также прямую, параллельную данной. Это следствие из аксиомы параллельности открывает нам возможность сформулировать конкретные признаки параллельности прямых, по которым можно доказательно заключать о параллельности тех или иных прямых. Вы все правильно поняли: от аксиом мы наконец переходим к теоремам.
Что такое секущая
Даны прямые $a$ и $b$, параллельные друг другу, и прямая $c$, которая пересекает данные прямые в двух точках.
Подобная прямая, пересекающая две прочие прямые, в геометрии называется секущей. Секущая может проводиться как по отношению к параллельным прямым, так и к непараллельным.
Секущая — прямая пересекающая две прямые, лежащие в одной плоскости, в двух разных точках.
Обращаем внимание на углы при секущей: секущая при пересечении с параллельными прямыми образует восемь углов, которые на чертеже обозначены заглавными латинскими буквами: A, B, C и так далее. Некоторые пары углов при секущей настолько важны, что за ними даже закреплены отдельные названия:
- односторонние углы — $angle{A}$ и $angle{H}$, $angle{B}$ и $angle{G}$;
- накрест лежащие углы — $angle{A}$ и $angle{G}$, $angle{B}$ и $angle{H}$;
- соответственные углы — $angle{A}$ и $angle{E}$, $angle{B}$ и $angle{F}$, $angle{D}$ и $angle{H}$,
$angle{C}$ и $angle{G}$;
Внутренние и внешние углы при секущей
Внутренние углы при секущей — это углы, которые находятся в общих для прямых полуплоскостях. Однако секущая также образует и внешние углы — те, что располагаются в не пересекающихся полуплоскостях прямых. Посмотрите на чертежи: для наглядности «зоны» внутренних и внешних углов выделены цветом.
К внутренней «зоне» относятся углы $angle{A}$, $angle{B}$, $angle{H}$ и $angle{G}$.
К внешней «зоне» относятся углы $angle{D}$, $angle{C}$, $angle{E}$ и $angle{F}$.
Примечательно, что соответственные углы — это пары, состоящие из одного внутреннего и одного внешнего угла. А при должном внимании вы могли догадаться, что накрест лежащие и односторонние углы были выше нами указаны только для внутренней «зоны». Аналогичные пары вообще-то имеются и во внешней «зоне».
Признаки параллельности прямых: накрест лежащие углы
Очевидно, что проведение секущей — это специальный геометрический метод для определения параллельности прямых. По тому, являются ли те или иные пары углов, образованные секущими, равными, можно заключать о параллельности или непараллельности прямых. Одна из таких пар — накрест лежащие углы.
Признак параллельности прямых по накрест лежащим углам. Если при пересечении двух прямых секущей накрест лежащие углы равны, то такие прямые параллельны.
Доказательство. Проведем прямые $a,$ $b$ и секущую $c$, пересекающую прямые в точках $A$ и $B$ соответственно. По условию прямые образуют с секущей пару равных накрест лежащих углов$angle{1}$ и $angle{2}$. Воспользуемся методом от противного и предположим, что прямые не параллельны. Тогда они будут пересекаться в некоторой точке $C$. Отложим на продолжении отрезка $CB$ отрезок $BD$, равный отрезку $AC$.
Треугольники $bigtriangleup{CAB}$ и $bigtriangleup{DBA}$ равны по первому признаку равенства треугольников: $AB$ — общая сторона, $BD=AC$ по построению, углы $angle{1}$ и $angle{2}$ равны по условию о накрест лежащих углах. Следовательно $angle{CBA}$ и $angle{DAB}$ также равны.
Известно, что сумма смежных углов равняется $180^circ$. Значит, $angle{CBA}+angle{DBA}=180^circ$. Однако сумма равных им углов $angle{DAB}+angle{CAB}$, то есть угла $angle{CAD}$ в $bigtriangleup{DAC}$, меньше $180^circ$. Мы пришли к противоречию.
Следовательно прямые параллельны. Теорема доказана.
Внешние накрест лежащие углы!
Заметьте, что при доказательстве мы опирались на равенство внутренних накрест лежащих углов, хотя, если взять признак параллельности прямых, тексте теоремы указана общая формулировка — «накрест лежащие углы», без обозначения их расположения относительно полуплоскостей прямых.
Ответ прост: если доказать признаки параллельности прямых, опираясь на равенство внутренних накрест лежащих углов, внешнее расположение — не более чем условность.
Возьмем для примера $angle{B}$ и $angle{H}$. Для $angle{B}$: внешний $angle{D}$ — с ним вертикальный; внешний $angle{C}$ — смежный. Аналогично для $angle{H}$: $angle{F}$ и $angle{E}$ соответственно.
Вертикальные углы равны, поэтому получаем равенство $angle{D}$ и $angle{F}.$ У равных углов смежные с ними углы также будут равны, отсюда $angle{C}=angle{E}$. Поэтому теорема обычно доказывается по внутренним накрест углам, ведь равенство таких же внешних — прямое следствие.
Признаки параллельности прямых: задача
Отрезки $AB$ и $CD$ пересекаются в общей середине $O$. Докажите, что прямые $AC$ и $BD$ при этом параллельны.
Дано:
$AB, CD$
$AO=OB$
$CO=OD$
Решение
Рассмотрим треугольники $bigtriangleup{AOC}$ и $bigtriangleup{BDO}$. Они равны по первому признаку: по условию $AO=OB$ и $CO=OD$, углы $angle{COA}$ и $angle{BOD}$ равны как вертикальные. Следовательно $angle{ACD}=angle{BDC}$. Данные углы являются внутренними накрест лежащими. Тогда $ACparallel{BD}$ согласно признаку параллельности по накрест лежащим углам.
Признак параллельности прямых: соответственные углы
Признак параллельности прямых по соответственным углам. Если при пересечении двух прямых секущей соответственные углы равны, то такие прямые параллельны.
Доказательство. Пусть прямые $a$ и $b$ при пересечении секущей $c$ образуют пару равных соответственных углов — $angle{A}=angle{B}$. Угол $angle{D}$ является вертикальным по отношению к $angle{A}$. Следовательно $angle{A}=angle{D}=angle{B}$. Поскольку $angle{D}$ и $angle{B}$ — накрест лежащие углы, прямые $a$ и $b$ являются параллельными. Теорема доказана.
Признак параллельности прямых: односторонние углы
Признак параллельности прямых по сумме односторонних углов. Если при пересечении двух прямых секущей сумма односторонних углов равняется $180^circ$, то такие прямые параллельны.
Доказательство
Пусть прямые $a$ и $b$ при пересечении секущей $c$ образуют пару односторонних углов $angle{A}$ и $angle{B}$ с суммой $180^circ$. $angle{C}$ является смежным с $angle{B}$, следовательно $angle{B}+angle{C}=180^circ$. Имеем следующее:
$angle{A}+angle{B}=180^circ$;
$angle{B}+angle{C}=180^circ$;
$angle{A}+angle{B}=angle{B}+angle{C}$.
Из последнего равенства получаем равенство $angle{A}$ и $angle{C}$. Они накрест лежащие. Тогда прямые $a$ и $b$ будут параллельны согласно признаку параллельности по накрест лежащим углам. Теорема доказана.
По аналогии с накрест лежащими углами, доказательство признака параллельности по сумме внутренних односторонних углов позволяет прямо перейти к точно такому же признаку, но на основе внешних односторонних углов. Смежные углы — сила.
Задача. Известно, что в треугольнике $bigtriangleup{ABC}$ угол $angle{A}$ равен $40^circ$, а угол $angle{B}$ равен $70^circ$. На плоскости лежит точка $D$ так, что сторона $BC$ треугольника $bigtriangleup{ABC}$ является биссектрисой угла $ABD$. Докажите, что $ACparallel{BD}$.
Показать решение
Скрыть решение
Дано:
$bigtriangleup{ABC}$
$angle{A}=40^circ$
$angle{B}=70^circ$
Угол $angle{ABD}$ складывается из суммы углов $angle{B}$ и $angle{CBD}$. Поскольку $BC$ является биссектрисой $angle{ABD}$, имеем, что $angle{CBD}=70^circ$. Сумма углов $angle{ABD}$ и $angle{A}$ равняется $180^circ$. Они являются односторонними при секущей $AB$ для отрезков $AC$ и $BD$. Следовательно $ACparallel{BD}$.
«Признак» или «теорема»?
Все доказанные признаки параллельности прямых так или иначе в научном понимании является теоремами. При этом, тем не менее, в формулировках слово «теорема» не фигурировало: мы все время пользовались обозначением «признак».
Причина здесь — амбивалентность, создаваемая словосочетанием «теорема параллельности». Есть аксиома параллельности, а есть, значит, еще и теорема? Тогда аксиома совсем не аксиома, если ей можно противопоставить теорему параллельности. Замена «теорема» на «признак» разрешает данную двойственность.
Есть, конечно, еще одна причина… Но это разговор для целого отдельного урока. Этот урок, к слову, следующий. Загляните.