Геометрия. 7–9 классы · Атанасян, Бутузов и др. · § 135

Упражнение 1318 к § 135

§ 135. Подобие произвольных фигур · тема: Подобие произвольных фигур

Задача 1

Условие (кратко)

Докажите, что если фигура F₂ подобна F₁, а F₁ подобна F, то F₂ подобна F.

Решение

Дано: \(F_2 \sim F_1\) с коэффициентом \(n\), \(F_1 \sim F\) с коэффициентом \(k\). Доказать: \(F_2 \sim F\) (с коэффициентом \(nk\)).

Воспользуемся двумя фактами (коэффициенты гомотетий берём положительными, см. задачу 1317).

Факт 1. Если \(\varphi\) — движение, то \(\varphi\) переводит образ точки \(M\) при гомотетии с центром \(O\) в образ точки \(\varphi(M)\) при гомотетии с центром \(\varphi(O)\) и тем же коэффициентом (движение сохраняет расстояния и порядок точек на прямой).

Факт 2. Гомотетии с одинаковым коэффициентом \(n\) и разными центрами \(P\) и \(O\) переводят фигуру в равные фигуры. Из \(\overrightarrow{PM_1} = n\overrightarrow{PM}\) получаем \(\overrightarrow{OM_1} = n\overrightarrow{OM} + (1 - n)\overrightarrow{OP}\): образы отличаются параллельным переносом на вектор \((1 - n)\overrightarrow{OP}\).

Доказательство.

  1. \(F_1 = \varphi(F^*)\), где \(\varphi\) — движение, \(F^*\) — образ \(F\) при гомотетии с центром \(O\) и коэффициентом \(k\).
  2. \(F_2\) равна образу \(G\) фигуры \(F_1\) при гомотетии с некоторым центром \(P\) и коэффициентом \(n\).
  3. По факту 1 фигура \(G\) равна образу \(F^*\) при гомотетии с центром \(\varphi^{-1}(P)\), а по факту 2 — образу \(F^*\) при гомотетии с центром \(O\) и коэффициентом \(n\).
  4. Две гомотетии с общим центром \(O\) и коэффициентами \(k\) и \(n\) дают гомотетию с коэффициентом \(nk\): \(\overrightarrow{OM_2} = n\overrightarrow{OM_1} = nk\overrightarrow{OM}\). Значит, \(G\) равна фигуре, гомотетичной \(F\) с коэффициентом \(nk\).
  5. \(F_2 = G\), а равенство фигур транзитивно, поэтому \(F_2\) равна фигуре, гомотетичной \(F\). По определению \(F_2 \sim F\) с коэффициентом \(nk\).
Ответ
Утверждение доказано: F₂ ∼ F, коэффициент подобия равен произведению nk
Почему так

Гомотетию можно перенести движением и сдвинуть центр параллельным переносом, а две гомотетии с общим центром дают гомотетию с произведением коэффициентов.

Подробнее — в теме «Подобие произвольных фигур».

Похожие задачи для тренировки

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.