В geometry, высота треугольника - это отрезок линии, проходящий через вершину и перпендикуляр , чтобы (т. Е. Образуя прямой угол с) линию, содержащую основание (сторона, противоположная вершине). Эта линия, содержащая противоположную сторону, называется расширенной базой высоты. Пересечение расширенной базы и высоты называется основанием высоты. Длина высоты, часто называемая просто «высотой», - это расстояние между расширенным основанием и вершиной. Процесс рисования высоты от вершины к стопе называется понижением высоты в этой вершине. Это частный случай ортогональной проекции ..
Высоты могут использоваться при вычислении площади треугольника: половина произведения высоты на длину основания равна длине треугольника. площадь. Таким образом, самая длинная высота перпендикулярна самой короткой стороне треугольника. Высота также связана со сторонами треугольника через тригонометрические функции.
. В прямоугольном треугольнике высота каждого острого угла совпадает с катетом и пересекает противоположную сторону в правой части (имеет основание). -угловая вершина, которая является ортоцентром.В равнобедренном треугольнике (треугольник с двумя конгруэнтными сторонами ) высота, имеющая инконгруэнтную сторону в качестве основания, будет иметь середина той стороны в качестве его основания. Также высота, имеющая инконгруэнтную сторону в качестве основы, будет биссектрисой угла угла при вершине.
Обычно высоту отмечают буквой h (как в высоте), часто с нижним индексом с названием стороны, на которой отображается высота.
В прямоугольном треугольнике высота, проведенная к гипотенузе c, делит гипотенузу на два сегмента длиной p и q. Если обозначить длину высоты как h c, мы получим соотношение
Высоты от каждого из острых углов тупого треугольника лежат полностью вне треугольника, как и ортоцентр H.Для острых и прямоугольных треугольников все основания высот попадают на стороны треугольника (не расширены).). В тупоугольном треугольнике (треугольник с тупым углом ) основание высоты до тупоугольной вершины попадает внутрь противоположной стороны, а основание высот к остроугольным вершинам падают на противоположную расширенную сторону, внешнюю по отношению к треугольнику. Это показано на соседней диаграмме: в этом тупоугольном треугольнике высота, пониженная перпендикулярно верхней вершине, имеющей острый угол, пересекает расширенную горизонтальную сторону вне треугольника.
Три (возможно, расширенные) высоты пересекаются в одной точке, называемой ортоцентром треугольника, обычно обозначаемой H. Ортоцентр лежит внутри треугольника тогда и только тогда, когда треугольник острый (то есть не имеет угла больше или равного прямому углу). Если один угол является прямым, ортоцентр совпадает с вершиной под прямым углом.
Пусть A, B, C обозначают вершины, а также углы треугольника, и пусть a = | BC |, b = | CA |, c = | AB | быть длинами сторон. Ортоцентр имеет трилинейные координаты
Поскольку все барицентрические координаты положительны для точки внутри треугольника, но по крайней мере одна отрицательна для точки снаружи, а две из барицентрические координаты равны нулю для точки вершины, барицентрические координаты, данные для ортоцентра, показывают, что ортоцентр находится внутри острого треугольника, на прямоугольной вершине прямоугольного треугольника , и вне тупого треугольника .
В комплексной плоскости, пусть точки A, B и C представляют числа , и, соответственно, и предположим, что центр описанной окружности треугольника ABC находится в начале координат плоскости. Тогда комплексное число
представлено точкой H, а именно ортоцентр треугольника ABC. Отсюда можно сразу установить следующие характеристики ортоцентра H с помощью свободных векторов :
Первое из предыдущих векторных тождеств также известно как проблема Сильвестра, предложенная Джеймсом Джозефом Сильвестром.
Пусть D, E и F обозначают опоры высот от A, B и C соответственно. Тогда:
Обозначим описанный радиус треугольника через R. Тогда
В кроме того, обозначая r как радиус вписанной окружности треугольника, r a, r b и r c как радиусы его вневписанная окружность, и R снова как радиус описанной окружности, следующие соотношения выполняются относительно расстояний от ортоцентра до вершин:
Если любая высота, например AD, продолжается до пересечения описанной окружности в точке P, так что AP является хордой описанной окружности, то основание D делит сегмент пополам. HP:
Направляющие всех парабол, которые касаются снаружи одной стороны треугольника и касаются продолжения других сторон, проходят через ортоцентр.
A окружность конуса, проходящая через ортоцентр треугольника, представляет собой прямоугольную гиперболу.
Ортоцентр H, центроид G, центр описанной окружности O и центр N окружности из девяти точек - все они лежат на одной линии, известной как линия Эйлера. Центр окружности из девяти точек лежит в средней точке линии Эйлера, между ортоцентром и центром описанной окружности, а расстояние между центром тяжести и центром описанной окружности составляет половину расстояния между центроидом и ортоцентром:
Ортоцентр находится ближе к инцентру I, чем к центроиду, а ортоцентр дальше, чем центр тяжести от центроида:
С точки зрения сторон a, b, c, радиус r и радиус окружности R,
Если треугольник ABC равен наклонный (не содержит прямого угла), педальный треугольник ортоцентра исходного треугольника называется ортотоническим треугольником или высотным треугольником . То есть, основания высот наклонного треугольника образуют ортический треугольник DEF. Кроме того, центр вписанной окружности (центр вписанной окружности) ортического треугольника DEF равен t Ортоцентр исходного треугольника ABC.
Трилинейные координаты для вершин ортогонального треугольника равны
Элемент расширенные стороны от orthic треугольника пересекаются противоположные стороны расширены его опорного треугольника на три коллинеарны очков.
В любом остром треугольнике вписанный треугольник с наименьшим периметром является ортическим треугольником. Это решение проблемы Фаньяно, поставленной в 1775 году. Стороны ортогонального треугольника параллельны касательным к описанной окружности в вершинах исходного треугольника.
Ортический треугольник с острым углом треугольник дает треугольный световой путь.
Касательные линии девятиконечной окружности в серединах сторон ABC параллельны сторонам ортогонального треугольника, образуя треугольник, похожий на ортический треугольник.
Ортический треугольник тесно связан с касательным треугольником, построенным следующим образом: пусть L A будет прямой, касательной к описанной окружности треугольника ABC в вершине A, и аналогично определите L B и L C. Пусть A "= L B ∩ L C, B" = L C ∩ L A, C "= L C ∩ L A. Тангенциальный треугольник - это A "B" C ", стороны которого являются касательными к описанной окружности треугольника ABC в его вершинах; он гомотетичен ортическому треугольнику. Центр описанной окружности тангенциального треугольника и центр подобия ортогонального и тангенциального треугольников находятся на прямой Эйлера.
Трилинейные координаты вершин тангенциального треугольника задаются как
Для получения дополнительной информации об ортике треугольник, см. здесь.
Для любого треугольника со сторонами a, b, c и полупериметром s = (a + b + c) / 2, высота со стороны a равна
Это следует из объединения формулы Герона для площади треугольника через стороны с формулой площади (1/2) × основание × высота, где основание принимается как сторона a, а высота - это высота из A.
Рассмотрим произвольный треугольник с стороны a, b, c и с корр. соответствующие высоты h a, h b и h c. Высоты и радиус r вписанной окружности связаны соотношением
Обозначение высоты с одной стороны треугольника как h a, двух других сторон как b и c, а также описанный радиус треугольника (радиус описанной окружности треугольника) обозначается как R, высота определяется как
Если p 1, p 2, и p 3 - перпендикулярные расстояния от любой точки P до сторон, а h 1, h 2 и h 3 - высоты до соответствующих сторон, тогда
Обозначение высоты любой треугольник со сторон a, b и c соответственно как , и и обозначает полусумму обратных значений высот как мы имеем
Если E - любая точка на высоте AD любого треугольника ABC, то
Для любого точка P внутри равностороннего треугольника , сумма перпендикуляров к трем сторонам равна высоте треугольника. Это теорема Вивиани.
В прямоугольном треугольнике три высоты h a, h b и h c (первые две из которых равны длинам участков b и a соответственно) связаны согласно
Теорема о том, что три высоты треугольника пересекаются в одной точке, ортоцентре, была впервые доказана в публикации 1749 года Уильямом Чапплом.