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

Задание 867

Задачи повышенной трудности

Задача 1

Условие (кратко)

В равнобедренном треугольнике ABC из середины D основания AC проведён перпендикуляр DH к стороне BC, M — середина DH. Докажите, что BM ⊥ AH.

Решение

Дано: \(\triangle ABC\), \(AB = BC\), \(D\) — середина \(AC\), \(DH \perp BC\), \(M\) — середина \(DH\). Доказать: \(BM \perp AH\).

  1. В равнобедренном треугольнике медиана \(BD\) является высотой, \(\angle BDC = 90^\circ\). В прямоугольном треугольнике \(BDC\) отрезок \(DH\) — высота к гипотенузе, точка \(H\) лежит на отрезке \(BC\).

  2. Треугольники \(BHD\) и \(DHC\) подобны: оба прямоугольные с прямым углом при \(H\), \(\angle HBD = 90^\circ - \angle C = \angle HDC\). Отсюда \(\dfrac{BH}{DH} = \dfrac{DH}{HC}\).

  3. Пусть \(K\) — середина \(HC\). В треугольнике \(AHC\) отрезок \(DK\) соединяет середины сторон \(AC\) и \(HC\), это средняя линия: \(DK \parallel AH\).

  4. Треугольники \(BHM\) и \(DHK\): углы при \(H\) прямые, \(HM = \dfrac{DH}{2}\), \(HK = \dfrac{HC}{2}\), поэтому \(\dfrac{BH}{DH} = \dfrac{DH}{HC} = \dfrac{HM}{HK}\). По второму признаку \(\triangle BHM \sim \triangle DHK\), значит, \(\angle HBM = \angle HDK\).

  5. Прямая \(BM\) входит в треугольник \(DHK\) через точку \(M\) стороны \(DH\) и не может второй раз пересечь прямую \(BC\), поэтому пересекает сторону \(DK\) в некоторой точке \(X\). В треугольниках \(BHM\) и \(DXM\): \(\angle HBM = \angle XDM\) (шаг 4) и \(\angle BMH = \angle DMX\) (вертикальные). Значит, третьи углы равны: \(\angle DXM = \angle BHM = 90^\circ\), то есть \(BM \perp DK\).

  6. Так как \(DK \parallel AH\), то \(BM \perp AH\).

Ответ
Утверждение доказано, BM ⊥ AH
Почему так

Треугольник BHM подобен DHK и повёрнут относительно него на 90°, а DK — средняя линия, параллельная AH.

Подробнее — в теме «Второй признак подобия треугольников».

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.