Задание 15 ОГЭ по математике: треугольники — что нужно знать
Что встречается в задании 15
Задание 15 — первая геометрическая задача ОГЭ. В открытом банке ФИПИ больше двухсот вариантов, и все они про треугольники, но сводятся к нескольким темам:
- сумма углов и внешний угол;
- равнобедренный и равносторонний треугольник;
- прямоугольный треугольник: теорема Пифагора, синус, косинус, тангенс;
- медиана, биссектриса, высота, средняя линия;
- площадь треугольника.
Сумма углов треугольника — 180°
В любом треугольнике \angle A + \angle B + \angle C = 180^\circ.
Тяните вершины — углы меняются, а сумма остаётся прежней. Потом нажмите «Доказательство по шагам»: через B пройдёт прямая, параллельная AC, углы A и C по очереди «перепрыгнут» к вершине B и вместе с углом B займут всю прямую — развёрнутый угол 180^\circ. В конце жмите «Другой треугольник»: числа будут другие, а сумма та же.
Почему углы A и C равны углам у вершины B? (про параллельные прямые)
Если две параллельные прямые пересечь третьей (секущей), то накрест лежащие углы равны — это углы по разные стороны от секущей, «внутри» между параллельными. В доказательстве параллельные прямые — сторона AC и пунктир через B, секущие — стороны AB и BC. Поэтому угол A и угол между пунктиром и BA равны, и то же с углом C.
Решение
180^\circ - 38^\circ - 89^\circ = 53^\circ.
Ответ: 53.
Внешний угол
Продлим сторону AC за вершину C. Угол между продолжением и стороной CB называют внешним углом при вершине C. Вместе с внутренним углом C он составляет развёрнутый угол, поэтому:
Почему так — по шагам: сначала развёрнутый угол, потом прямая CE \parallel AB, и углы A и B переезжают к вершине C — один как соответственный, другой как накрест лежащий.
Решение
Внешний угол смежен с внутренним: 180^\circ - 142^\circ = 38^\circ.
Ответ: 38.
Равнобедренный треугольник
В равнобедренном треугольнике две боковые стороны равны, а третья сторона — основание. Углы при основании равны, а медиана, проведённая к основанию, одновременно биссектриса и высота. Двигайте ползунок угла при вершине — углы при основании пересчитываются.
Решение
Основание — AC: оно лежит напротив вершины B, где сходятся равные стороны. Углы при основании равны: \angle A = \angle C = \dfrac{180^\circ - 40^\circ}{2} = 70^\circ.
Ответ: 70.
Прямоугольный треугольник
Стороны, образующие прямой угол, — катеты, сторона напротив прямого угла — гипотенуза, она всегда самая длинная. Для острого угла катеты различают так:
- противолежащий катет лежит напротив угла и его не касается;
- прилежащий катет — одна из сторон самого угла, он «прилегает» к нему.
Переключайте «смотрим от угла A / от угла B»: один и тот же катет для одного угла противолежащий, а для другого — прилежащий. Это главная причина путаницы. Кнопки sin, cos, tg подсветят, какую сторону на какую делим: цвет стороны на чертеже совпадает с цветом в дроби.
Почему c² = a² + b²: доказательство по шагам
Теорему Пифагора можно не зубрить, а увидеть. Четыре одинаковых прямоугольных треугольника складываем в квадрат со стороной a + b — внутри остаётся квадрат со стороной c. Площадь большого квадрата считаем двумя способами и сравниваем.
Доказательство текстом
- Возьмём четыре равных прямоугольных треугольника с катетами a, b и гипотенузой c.
- Приложим их прямыми углами к углам квадрата со стороной a + b: на каждой стороне квадрата отрезки a и b.
- Внутри получится четырёхугольник со сторонами c. Каждый его угол равен 180^\circ - (\alpha + \beta) = 180^\circ - 90^\circ = 90^\circ, значит, это квадрат.
- Площадь большого квадрата: (a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2.
- Та же площадь как сумма частей: 4 \cdot \tfrac12 ab + c^2 = 2ab + c^2.
- Приравниваем: a^2 + 2ab + b^2 = 2ab + c^2, откуда a^2 + b^2 = c^2.
Ещё два свойства, которые часто спрашивают:
- катет напротив угла 30° равен половине гипотенузы — нажмите в интерактиве кнопку «30°»: это ведь просто \sin 30^\circ = \tfrac12;
- медиана, проведённая к гипотенузе, равна половине гипотенузы — смотрите следующий чертёж.
Решение
c = \sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{36 + 64} = \sqrt{100} = 10.
Ответ: 10.
Решение
Гипотенуза — AB (напротив прямого угла). Катет BC лежит напротив угла A — он противолежащий. \sin A = \dfrac{BC}{AB}, значит, BC = 15 \cdot 0{,}6 = 9.
Ответ: 9.
Площадь треугольника
Откуда в формулах половина и откуда синус — нажимайте кнопки на чертеже. Вершину B можно тянуть.
Коротко: почему ½ и почему синус
Любой треугольник — половина параллелограмма с тем же основанием и высотой (приставьте к нему такой же, перевёрнутый). Площадь параллелограмма — основание на высоту, значит, у треугольника — половина. А высота, опущенная из B, — это катет прямоугольного треугольника с гипотенузой a напротив угла C, поэтому h = a\sin C и S = \tfrac12 ab\sin C.
Решение
S = \dfrac12 \cdot 12 \cdot 7 \cdot \sin 30^\circ = \dfrac12 \cdot 12 \cdot 7 \cdot \dfrac12 = 21.
Ответ: 21.
Медиана, биссектриса, высота, средняя линия
Четыре отрезка, которые легко перепутать. Выберите каждый на чертеже и потяните вершины — числа покажут, что именно делит каждый отрезок.
| Отрезок | Что делает | Как запомнить |
|---|---|---|
| медиана | делит противоположную сторону пополам | «медиана — к середине» |
| биссектриса | делит угол пополам | «биссектриса — крыса, бегает по углам и делит угол пополам» |
| высота | перпендикулярна стороне (или её продолжению) | «высота — под прямым углом» |
| средняя линия | соединяет середины двух сторон, параллельна третьей и равна её половине | «средняя — между серединами» |
Три задачи по шагам
Разберём три типичные задачи из задания 15. Жмите «Следующий шаг» — на чертеже появляется ровно то, о чём шаг. После каждого разбора — похожая задача, чтобы решить самому.
Задача 1. Биссектриса и внешний угол
В треугольнике ABC проведена биссектриса AL, угол ALC равен 95^\circ, угол ABC равен 70^\circ. Найдите угол ACB.
- Отметим на чертеже, что дано: биссектриса AL, \angle ABC = 70^\circ и \angle ALC = 95^\circ. Ищем угол C.
- Посмотрим на треугольник ABL (закрашен). Угол ALC для него внешний при вершине L: он смежен с углом ALB этого треугольника.
- Внешний угол равен сумме двух углов треугольника, не смежных с ним: \angle ALC = \angle BAL + \angle ABL. Значит, \angle BAL = 95^\circ - 70^\circ = 25^\circ.
- AL — биссектриса, она делит угол A пополам. Поэтому \angle LAC = 25^\circ, а весь угол \angle BAC = 2 \cdot 25^\circ = 50^\circ.
- Сумма углов треугольника ABC равна 180^\circ: \angle ACB = 180^\circ - 70^\circ - 50^\circ = 60^\circ.
Ответ: 60.
Попробуйте сами. В треугольнике ABC проведена биссектриса AL, угол ALC равен 100^\circ, угол ABC равен 64^\circ. Найдите угол ACB.
Решение
\angle ALC — внешний угол треугольника ABL, поэтому \angle BAL = 100^\circ - 64^\circ = 36^\circ. AL — биссектриса, значит, \angle BAC = 72^\circ. \angle ACB = 180^\circ - 64^\circ - 72^\circ = 44^\circ.
Ответ: 44.
Задача 2. Косинус и теорема Пифагора
В треугольнике ABC угол C равен 90^\circ, AC = 12, \cos A = 0{,}8. Найдите BC.
- Отметим прямой угол C, катет AC = 12 и угол A, косинус которого дан.
- Гипотенуза — сторона напротив прямого угла, это AB. Катет AC — одна из сторон угла A, значит, он для угла A прилежащий.
- Косинус — прилежащий катет на гипотенузу: \cos A = \dfrac{AC}{AB}, то есть 0{,}8 = \dfrac{12}{AB}, откуда AB = \dfrac{12}{0{,}8} = 15.
- Второй катет — по теореме Пифагора: BC = \sqrt{AB^2 - AC^2} = \sqrt{225 - 144} = \sqrt{81} = 9.
Ответ: 9.
Попробуйте сами. В треугольнике ABC угол C равен 90^\circ, BC = 7, \sin A = 0{,}28. Найдите AC.
Решение
Катет BC лежит напротив угла A — противолежащий. \sin A = \dfrac{BC}{AB}, значит, AB = \dfrac{7}{0{,}28} = 25. По теореме Пифагора AC = \sqrt{25^2 - 7^2} = \sqrt{576} = 24.
Ответ: 24.
Задача 3. Площадь прямоугольного треугольника
В прямоугольном треугольнике один из катетов равен 10, а угол, лежащий напротив него, равен 45^\circ. Найдите площадь треугольника.
- Нарисуем: прямой угол C, катет BC = 10, напротив него — угол A = 45^\circ.
- Второй острый угол: \angle B = 90^\circ - 45^\circ = 45^\circ. Углы при гипотенузе равны — треугольник равнобедренный.
- Против равных углов лежат равные стороны, поэтому AC = BC = 10.
- Площадь прямоугольного треугольника — половина произведения катетов: S = \tfrac12 \cdot 10 \cdot 10 = 50.
Ответ: 50.
Попробуйте сами. Катет и гипотенуза прямоугольного треугольника равны 7 и 25. Найдите площадь этого треугольника.
Решение
Второй катет по теореме Пифагора: \sqrt{25^2 - 7^2} = \sqrt{576} = 24. Площадь: S = \tfrac12 \cdot 7 \cdot 24 = 84.
Ответ: 84.
Частые ошибки
- Перепутали синус и косинус. Сначала найдите угол на чертеже, потом катет, который его не касается, — это противолежащий, он идёт в синус и тангенс.
- Внешний угол посчитали как сумму всех углов. Внешний — это 180^\circ минус внутренний при той же вершине, или сумма двух других углов.
- Не тот угол при основании. Основание лежит напротив вершины, где сходятся равные стороны.
- Мерят рисунок. Чертёж в задании не в масштабе — считаем только по условию.
- В формуле \tfrac12 ab\sin C взяли не тот угол. Угол должен быть между сторонами a и b.
Решите сами
Задачи из открытого банка ФИПИ — все про треугольники. «Другая задача» подставит новую того же номера.
В треугольнике два угла равны 38^{\circ} и 89^{\circ}. Найдите его третий угол. Ответ дайте в градусах.
Разбор решения
Сумма углов треугольника равна 180^\circ. Известно, что два угла треугольника равны 38^{\circ} и 89^{\circ}, а в сумме все три угла дают 180^\circ. Значит, третий угол равен: 180^\circ - 38^{\circ} - 89^{\circ} = 53^\circ.
Таким образом, третий угол равен 53 градуса.
Катеты прямоугольного треугольника равны 10 и 24. Найдите гипотенузу этого треугольника.
Разбор решения
По теореме Пифагора квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов: a^2 + b^2 = c^2,
где a, b — катеты, c — гипотенуза.
Из этого следует: \begin{gathered} c^2 = a^2 + b^2\\ c^2= 10^2 + 24^2 \\ c^2= 100 + 576\\ c^2= 676\\ c = 26 \end{gathered}
Таким образом, гипотенуза равна 26.
В треугольнике ABC угол C равен 90^{\circ}, \cos \a B=\dfrac{5}{6}, AB=18. Найдите BC.
Разбор решения
В прямоугольном треугольнике косинус острого угла равен отношению длины прилежащего катета к длине гипотенузы.
Значит, в треугольнике ABC косинус угла B равен отношению прилежащего катета BC к гипотенузе AB:
\begin{gathered} \cos\a B = \dfrac{BC}{AB}\\[1ex] \dfrac{5}{6} = \dfrac{BC}{18}\\[1ex] BC = \dfrac{18 \cdot 5}{6}\\[1ex] BC = 3 \cdot 5\\ BC = 15 \end{gathered}
Что дальше
Следующие задания ОГЭ — окружность (16) и четырёхугольники (17) — опираются на те же факты о треугольниках. Значения синусов и косинусов углов 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ удобно запомнить по тригонометрическому кругу.
Частые вопросы
Даются ли формулы на ОГЭ?
Да, к варианту прилагаются справочные материалы с основными формулами, в том числе площади треугольника и теоремы Пифагора. Но определения синуса и косинуса, свойства равнобедренного треугольника и внешнего угла нужно знать самому.
Сколько баллов за задание 15?
Один балл. Задание из первой части, ответ — число.
Как не перепутать синус и косинус?
Синус угла — противолежащий катет делить на гипотенузу: катет «напротив» угла, он угла не касается. Косинус — прилежащий катет делить на гипотенузу: этот катет — одна из сторон самого угла. Тангенс — противолежащий делить на прилежащий.
Что такое внешний угол?
Угол, смежный с внутренним углом треугольника: вместе они дают 180°. Внешний угол при вершине C равен 180° − ∠C и одновременно сумме двух других внутренних углов.
Нужно ли решать по рисунку из задания?
Рисунок помогает понять, где какая сторона, но размеры на нём не в масштабе: считать надо по данным из условия, а не мерить линейкой.
Источники: демоверсия и кодификатор ОГЭ по математике (ФИПИ, fipi.ru); справочные материалы ОГЭ. Задачи — из открытого банка заданий ФИПИ; решения и пояснения — преподавателей «Репки».
Разберём ваши ошибки на бесплатном пробном
Преподаватель посмотрит, как вы решаете эти задания, покажет слабые места и составит план подготовки. В кабинете ученика — разборы всех задач банка, домашние с проверкой и прогноз балла.
Читайте также
Задание 16 ОГЭ по математике: окружность, вписанные и описанные фигуры
Все типы задания 16 ОГЭ: вписанный и центральный угол, диаметр, вписанный четырёхугольник и трапеция, касательные, описанный четырёхугольник, правильный треугольник и квадрат, S = pr, теорема синусов. Интерактивные чертежи с доказательствами и задачи ФИПИ с разбором.
Задание 10 ОГЭ по математике: как решать задачи на вероятность
Задание 10 ОГЭ по математике: формула вероятности, все типы задач (чашки, такси, монеты, кубики, жеребьёвка), частые ошибки, разбор примеров и задачи ФИПИ с проверкой ответа.