Геометрия. 7–9 классы · Атанасян, Бутузов и др.

Задание 183

Дополнительные задачи к главе II

Задача 1

Условие (кратко)

Точки A, B, C лежат на одной прямой, точка D — не на ней. Докажите, что по крайней мере два из отрезков AD, BD, CD не равны друг другу (повышенной трудности).

Решение

Дано: \(A\), \(B\), \(C\) лежат на прямой \(a\), \(D\) не лежит на \(a\). Доказать: отрезки \(AD\), \(BD\), \(CD\) не могут быть все равны.

Из трёх точек прямой одна лежит между двумя другими; пусть это \(B\). Допустим, \(AD = BD = CD\).

  1. \(\triangle ABD\) равнобедренный (\(DA = DB\)), углы при основании \(AB\) равны: \(\angle DAB = \angle DBA\).

  2. \(\triangle CBD\) равнобедренный (\(DC = DB\)): \(\angle DCB = \angle DBC\).

  3. \(\triangle ACD\) равнобедренный (\(DA = DC\)): \(\angle DAC = \angle DCA\). Но \(B\) лежит на отрезке \(AC\), поэтому \(\angle DAC = \angle DAB\) и \(\angle DCA = \angle DCB\). Значит, \(\angle DBA = \angle DAB = \angle DCB = \angle DBC\).

  4. Углы \(DBA\) и \(DBC\) смежные, их сумма \(180^\circ\), и они равны, поэтому каждый равен \(90^\circ\): \(DB \perp a\).

  5. Тогда и \(\angle DAB = 90^\circ\), то есть \(DA \perp a\). Получается, из точки \(D\) к прямой \(a\) проведены два разных перпендикуляра \(DA\) и \(DB\), а из точки, не лежащей на прямой, можно провести только один перпендикуляр. Противоречие.

Значит, все три отрезка равными быть не могут — хотя бы два из них различны.

Ответ
Утверждение доказано, отрезки AD, BD, CD не могут быть все равны
Почему так

Если бы все три отрезка были равны, из D к прямой шли бы два перпендикуляра, а он единственный.

Подробнее — в теме «Перпендикуляр к прямой».

Условия задач приведены кратким пересказом. Полный текст — в учебнике «Геометрия. 7–9 классы» (Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, С. Б. Кадомцев, Э. Г. Позняк, И. И. Юдина; Просвещение, 2023, 2024).

Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.