Twierdzenie Talesa mówi o tym, co się dzieje, gdy ramiona kąta przetniemy dwiema prostymi równoległymi: odcinki na jednym ramieniu są proporcjonalne do odpowiadających im odcinków na drugim. Brzmi abstrakcyjnie, ale właśnie dzięki temu twierdzeniu można zmierzyć wysokość drzewa, nie wchodząc na nie. W tym wpisie wyjaśniam twierdzenie, pokazuję, które proporcje wolno ułożyć, a które nie, i rozwiązuję krok po kroku typowe zadania.
1Treść twierdzenia
Weźmy kąt o wierzchołku O. Na jednym ramieniu leżą punkty A i B, na drugim C i D. Proste AC i BD są równoległe (czerwone na rysunku).
Jeżeli ramiona kąta przetniemy dwiema prostymi równoległymi, to odcinki wyznaczone przez te proste na jednym ramieniu są proporcjonalne do odpowiednich odcinków na drugim ramieniu.
Obie proporcje mówią to samo: na obu ramionach „pomarańczowy” odcinek jest tyle samo razy krótszy od „miętowego” albo od całości. Można je też zapisać „na krzyż”: |OA| : |OC| = |AB| : |CD|.
2Przykład krok po kroku
Sprawdzenie: na pierwszym ramieniu 4 : 6 = ⅔, a na drugim 6 : 9 = ⅔. Proporcje się zgadzają.
3Odcinki na prostych równoległych
Często w zadaniu pojawiają się też odcinki leżące na samych prostych równoległych, czyli |AC| i |BD|. One również są proporcjonalne, ale do odcinków liczonych od wierzchołka O.
To wynika z podobieństwa trójkątów OAC i OBD: mają wspólny kąt przy O, a boki AC i BD są równoległe.
Twierdzenie Talesa i podobieństwo figur to w moim kursie „Matematyka od podstaw do matury” część działu planimetrii, razem z trójkątami, czworokątami i okręgami. Wszystko rozpisane krok po kroku, z rysunkami, a potem przećwiczone na zadaniach maturalnych.
Zobacz kurs na Udemy4Twierdzenie odwrotne
Jeżeli proste przecinają ramiona kąta tak, że |OA| : |AB| = |OC| : |CD|, to te proste są równoległe.
2 : 3 = ⅔ oraz 4 : 6 = ⅔. Stosunki są równe, więc z twierdzenia odwrotnego proste AC i BD są równoległe.
5Związek z podobieństwem i linia środkowa
Trójkąty OAC i OBD z rysunku są podobne, więc twierdzenie Talesa to w gruncie rzeczy szczególny przypadek podobieństwa trójkątów. Ważny wniosek: jeśli w trójkącie poprowadzimy odcinek łączący środki dwóch boków, to jest on równoległy do trzeciego boku i równy jego połowie. To jest linia środkowa trójkąta. Wynika to z twierdzenia Talesa ze skalą ½.
6Zastosowania
Wysokość drzewa z cienia
Według legendy Tales z Miletu zmierzył wysokość piramidy, porównując jej cień z cieniem kija. Promienie słońca są (praktycznie) równoległe, więc przedmioty i ich cienie tworzą trójkąty podobne.
Podział odcinka w danym stosunku
Twierdzenie Talesa pozwala podzielić odcinek na równe części albo w dowolnym stosunku, używając tylko linijki i cyrkla. Z końca odcinka prowadzimy pomocniczą półprostą, odkładamy na niej cyrklem jednakowe odcinki, łączymy ostatni punkt z drugim końcem odcinka i prowadzimy do tej prostej równoległe przez pozostałe punkty. Proste równoległe dzielą odcinek w tym samym stosunku.
Twierdzenie Talesa pojawia się na maturze podstawowej w zadaniach zamkniętych z rysunkiem, w których trzeba obliczyć długość odcinka, oraz w zadaniach z trójkątami i trapezami, gdzie odcinek równoległy do boku tworzy trójkąty podobne. Kluczem jest poprawne ułożenie proporcji: zawsze sprawdź, czy porównujesz odpowiadające sobie odcinki.
A. 325
B. 125
C. 7
D. 6
Rozwiązanie: |CD| = 4 · 3 / 5 = 12/5, więc |OD| = 4 + 12/5 = 32/5. Albo od razu: |OD| : 4 = 8 : 5, więc |OD| = 32/5. Odpowiedź A. Odpowiedź B to |CD|, czyli tylko kawałek odcinka, a C to 4 + 3, jakby odcinki były równe.
Odpowiedź: |AB| = 12,5. Wierzchołek C pełni tu rolę wierzchołka kąta O. Gdyby ułożyć 5 : |AB| = 4 : 6, wyszłoby 7,5, czyli klasyczny błąd z porównaniem do kawałka zamiast całości.
7Najczęstsze błędy
Pierwszy błąd to porównywanie odcinków na prostych równoległych z kawałkiem między prostymi zamiast z odcinkiem od wierzchołka. Drugi to pomieszanie odpowiadających sobie odcinków, na przykład |OA| : |AB| = |CD| : |OC|. Trzeci to stosowanie twierdzenia, gdy proste nie są równoległe. Czwarty to zapomnienie, że w odpowiedzi może chodzić o cały odcinek |OD|, a nie tylko o |CD|. Piąty to w zadaniach z cieniem porównanie wysokości jednego przedmiotu z cieniem drugiego w złej kolejności.
8Sprawdź się
Rozwiąż samodzielnie, a potem kliknij, żeby zobaczyć rozwiązanie.
1. |OA| = 2, |AB| = 5, |OC| = 4. Oblicz |CD|.
2/5 = 4/|CD|, |CD| = 10
2. |OA| = 6, |OB| = 10, |OC| = 9. Oblicz |OD|.
6/10 = 9/|OD|, |OD| = 15
3. |OA| = 4, |AB| = 4, |AC| = 3. Oblicz |BD|.
|OB| = 8, |BD| = 6
4. |OA| = 3, |AB| = 6, |OC| = 2, |CD| = 5. Czy proste są równoległe?
3/6 ≠ 2/5, nie
5. Kij 1 m rzuca cień 0,8 m. Wieża rzuca cień 20 m. Wysokość wieży?
20 · 1 / 0,8 = 25 m
6. Bok trójkąta ma 14. Ile ma linia środkowa równoległa do niego?
7
W kursie wideo „Matematyka od podstaw do matury” planimetria to cały dział: trójkąty, czworokąty, okręgi, pola, twierdzenie Talesa i podobieństwo figur, z zadaniami maturalnymi rozwiązywanymi krok po kroku. Oglądasz w swoim tempie i wracasz do lekcji, kiedy potrzebujesz.
Przejdź do kursu na UdemyPowiązane tematy
- Cały dział: GeometriaKąty
- WcześniejFigury podobne
- DalejKoła i okręgi. Koło i okrąg.
- Przyda się teżCo to jest skala?
Kurs wideo krok po krokuMatematyka od podstaw do matury