Медиана равностороннего треугольника

Среди всех фигур выделяется равносторонний треугольник: в нем легко найти значение всех сторон и углов, так как все углы известны заранее, и, найдя одну сторону, можно найти все три одновременно. Но именно из-за этих особенностей авторы задач любят писать сложные условия, которые не всегда можно понять с первого раза, например, не всегда можно понять, что такое медиана, потому что человеку легче воспринять понятие высота, чем медиана. Рассмотрим понятие медианы в равностороннем треугольнике подробно.

Определения

Равносторонний треугольник – это треугольник, у которого все стороны равны и углы 60 градусов.

Равносторонний треугольник это частный случай равнобедренного, но в равностороннем любую сторону можно считать основанием.

Медиана равностороннего треугольника

Рис. 1. Равносторонний треугольник.

Отсюда следует, что каждая высота равностороннего треугольника является медианой и биссектрисой, поскольку каждая высота проведена к стороне, которую можно считать основанием.

Медиана – это отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противоположной стороны. Медиана также обладает рядом свойств, которые можно использовать для решения задач.

Медианы треугольника пересекаются в одной точке и делят эту точку в соотношении 2:3, считая от вершины. В данном случае медианы делят треугольник на 6 треугольников разной величины. Если посмотреть на картинку, то можно увидеть, что в равностороннем треугольнике каждый из этих 6 треугольников будет прямоугольным.

Формула медианы равностороннего треугольника

Выведем формулу медианы равностороннего треугольника. В равностороннем треугольнике ABC проведем высоту AN. Это также будет медиана и высота. Медиана разделит треугольник на два прямоугольника: ANS и ANV. Рассмотрим треугольник ANS.

Медиана равностороннего треугольника

Рис. 2. Рисунок к задаче.

Здесь мы используем теорему Пифагора:

$$AC^2=AH^2+HC^2$

$$AH=\sqrt{AB^2-BH^2}$

Обозначим каждую сторону буквой А. Итак, AB=a; $$ВН={а\over2}$

$$AN=\sqrt{a^2-{a\over2}^2}=\sqrt{a^2-{a^2\over4}}$

Это формула медианы равностороннего треугольника. С другой стороны, вы можете использовать тригонометрические тождества и вывести другую формулу:

$$sin(ACH)={AH\over AC}$

В данном случае угол ACH составляет 60 градусов. Это значит, что мы можем определить синус угла: $$sin(ACH)={\sqrt{3}\over 2}$

Выразим значение медианы AN

$$AN=sin(ACH)*AC={\sqrt{3}\over2}*AC={\sqrt{3}\over2}*a$

Вот еще одна формула, типичная для равностороннего треугольника.

Задача

Чтобы закрепить тему, давайте решим простую задачу, связанную с обратной формулой медианы.

В равностороннем треугольнике медиана равна $$20\over{\sqrt{3}}$$. Найдите площадь треугольника.

Для нахождения площади воспользуемся классической формулой.

Классическую формулу можно использовать для нахождения площади любого треугольника.

Для этого нам нужны значения стороны и высоты. Высота равностороннего треугольника совпадает с медианой, поэтому нужно просто найти сторону. Выразим это через формулу медианы равностороннего треугольника.

Медиана равностороннего треугольника

Рис. 3. Рисунок к заданию.

$$m={\sqrt{3}\over2}*a$

$$a={m\over{\sqrt{3}\over2}}=m*{2\over\sqrt{3}}$

Подставим медианное значение в формулу:

$$a={20\over\sqrt{3}}*{2\over\sqrt{3}}={40\over3}$

Давайте посчитаем площадь:

$$S={1\over2}*a*m={1\over2}*{40\over3}*{20 \over\sqrt{3}}={400\over{3\sqrt{3}}}$

Что мы узнали?

Мы вывели две формулы медианы равностороннего треугольника, дали определения, необходимые для решения задач, и решили небольшую задачку для закрепления знаний.