Какие свойства есть у квадрата
Определение.
Квадрат — это четырехугольник у которого все четыре стороны и углы одинаковы.
Квадраты отличаются между собой только длиной стороны, но все четыре угла у них прямые, то есть по 90°.
Основные свойства квадрата
Квадратом также могут быть параллелограмм, ромб или прямоугольник если они имеют одинаковые длины диагоналей, сторон и одинаковые углы.
1. Все четыре стороны квадрата имеют одинаковую длину, то есть они равны:
AB = BC = CD = AD
2. Противоположные стороны квадрата параллельны:
AB||CD, BC||AD
3. Все четыре угла квадрата прямые:
∠ABC = ∠BCD = ∠CDA = ∠DAB = 90°
4. Сумма углов квадрата равна 360 градусов:
∠ABC + ∠BCD + ∠CDA + ∠DAB = 360°
5. Диагонали квадрата имеют одинаковой длины:
AC = BD
6. Каждая диагональ квадрата делит квадрат на две одинаковые симметричные фигуры
7. Диагонали квадрата пересекаются под прямым углом, и разделяют друг друга пополам:
| AC┴BD | AO = BO = CO = DO = | d | |
| 2 |
8. Точка пересечения диагоналей называется центром квадрата и также является центром вписанной и описанной окружности
9. Каждая диагональ делит угол квадрата пополам, то есть они являются биссектрисами углов квадрата:
ΔABC = ΔADC = ΔBAD = ΔBCD
∠ACB = ∠ACD = ∠BDC = ∠BDA = ∠CAB = ∠CAD = ∠DBC = ∠DBA = 45°
10. Обе диагонали разделяют квадрат на четыре равные треугольника, причем эти треугольники одновременно и равнобедренные и прямоугольные:
ΔAOB = ΔBOC = ΔCOD = ΔDOA
Диагональ квадрата
Определение.
Диагональю квадрата называется любой отрезок, соединяющий две вершины противоположных углов квадрата.
Диагональ любого квадрата всегда больше его стороны в√2 раз.
Формулы определения длины диагонали квадрата
1. Формула диагонали квадрата через сторону квадрата:
d = a·√2
2. Формула диагонали квадрата через площадь квадрата:
d = √2S
3. Формула диагонали квадрата через периметр квадрата:
4. Формула диагонали квадрата через радиус описанной окружности:
d = 2R
5. Формула диагонали квадрата через диаметр описанной окружности:
d = Dо
6. Формула диагонали квадрата через радиус вписанной окружности:
d = 2r√2
7. Формула диагонали квадрата через диаметр вписанной окружности:
d = Dв√2
8. Формула диагонали квадрата через длину отрезка l:
Периметр квадрата
Определение.
Периметром квадрата называется сумма длин всех сторон квадрата.
Формулы определения длины периметра квадрата
1. Формула периметра квадрата через сторону квадрата:
P = 4a
2. Формула периметра квадрата через площадь квадрата:
P = 4√S
3. Формула периметра квадрата через диагональ квадрата:
P = 2d√2
4. Формула периметра квадрата через радиус описанной окружности:
P = 4R√2
5. Формула периметра квадрата через диаметр описанной окружности:
P = 2Dо√2
6. Формула периметра квадрата через радиус вписанной окружности:
P = 8r
7. Формула периметра квадрата через диаметр вписанной окружности:
P = 4Dв
8. Формула периметра квадрата через длину отрезка l:
Площадь квадрата
Определение.
Площадью квадрата называется пространство, ограниченное сторонами квадрата, то есть в пределах периметра квадрата.
Площадь квадрата больше площади любого четырехугольника с таким же периметром.
Формулы определения площади квадрата
1. Формула площади квадрата через сторону квадрата:
S = a2
2. Формула площади квадрата через периметр квадрата:
3. Формула площади квадрата через диагональ квадрата:
4. Формула площади квадрата через радиус описанной окружности:
S = 2R2
5. Формула площади квадрата через диаметр описанной окружности:
6. Формула площади квадрата через радиус вписанной окружности:
S = 4r2
7. Формула площади квадрата через диаметр вписанной окружности:
S = Dв2
8. Формула площади квадрата через длину отрезка l:
Окружность описанная вокруг квадрата
Определение.
Кругом описанным вокруг квадрата называется круг проходящий через четыре вершины квадрата и имеющий центр на пересечении диагоналей квадрата.
Радиус окружности описанной вокруг квадрата всегда больше радиуса вписанной окружности в√2 раз.
Радиус окружности описанной вокруг квадрата равен половине диагонали.
Площадь круга описанного вокруг квадрата большая площадь того же квадрата в π/2 раз.
Формулы определения радиуса окружности описанной вокруг квадрата
1. Формула радиуса окружности описанной вокруг квадрата через сторону квадрата:
2. Формула радиуса окружности описанной вокруг квадрата через периметр квадрата:
3. Формула радиуса окружности описанной вокруг квадрата через площадь квадрата:
4. Формула радиуса круга описанного вокруг квадрата через диагональ квадрата:
5. Формула радиуса круга описанного вокруг квадрата через диаметр описанной окружности:
6. Формула радиуса круга описанного вокруг квадрата через радиус вписанной окружности:
R = r √2
7. Формула радиуса круга описанного вокруг квадрата через диаметр вписанной окружности:
8. формула радиуса круга описанного вокруг квадрата через длину отрезка l:
Окружность вписанная в квадрата
Определение.
Кругом вписанным в квадрат называется круг, который примыкает к серединам сторон квадрата и имеет центр на пересечении диагоналей квадрата.
Радиус вписанной окружности равен половине стороны квадрата.
Площадь круга вписанного в квадрат меньше площади квадрата в 4/π раза.
Формулы определения радиуса круга вписанного в квадрат
1. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через сторону квадрата:
2. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через диагональ квадрата:
3. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через периметр квадрата:
4. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через площадь квадрата:
5. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через радиус описанной окружности:
6. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через диаметр, описанной окружности:
7 Формула радиуса круга вписанного в квадрат через диаметр вписанной окружности:
8. Формула радиуса круга вписанного в квадрат через длину отрезка l:
Квадрат, его свойства и признаки.
Определение. Квадратом называется прямоугольник, у которого все стороны равны.
Для квадрата можно ввести несколько определений. Самое ёмкое мы уже привели. Но можно определить квадрат следующим образом:
Квадратом называется четырёхугольник, у которого все стороны равны, а углы прямые.
Квадратом называется параллелограмм, у которого все стороны и углы равны.
Квадратом называется ромб, у которого все углы прямые.
Поскольку квадрат является и параллелограммом, и прямоугольником, и ромбом, то он обладает теми же свойствами, что и все перечисленные четырёхугольники.
У квадрата диагонали пересекаются и точкой пересечения делятся пополам.
У квадрата диагонали взаимно перпендикулярны.
У квадрата диагонали являются биссектрисами его углов.
У квадрата диагонали равны.
У квадрата стороны являются высотами.
Каждая диагональ квадрата делит его на равные прямоугольные треугольники.
Теперь определим признаки квадрата.
ТЕОРЕМА (I признак). Если в прямоугольнике две его смежные стороны равны, то он является квадратом.
Дано: – прямоугольник
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
Так как – прямоугольник, то у него противолежащие стороны равны.
– квадрат (по определению), ч.т.д.
ТЕОРЕМА (II признак). Если в прямоугольнике диагонали перпендикулярны, то этот прямоугольник является квадратом.
Дано: – прямоугольник
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
Рассмотрим .
по свойству диагоналей прямоугольника, значит, – медиана (по опред-нию).
– высота , т.к. . Значит, в является и медианой и высотой, поэтому этот треугольник является равнобедренным (по признаку равнобедренного треугольника), т.е. . Согласно I признаку квадрата, прямоугольник является квадратом, ч.т.д.
ТЕОРЕМА (III признак). Если в прямоугольнике одна из диагоналей является биссектрисой его угла, то такой прямоугольник является квадратом.
Дано: – прямоугольник
– диагональ
– биссектриса
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
Так как – биссектриса , то .
по свойству внутренних накрест лежащих углов при параллельных прямых. Значит, , следовательно – равнобедренный, и . По I признаку квадрата, прямоугольник является квадратом, ч.т.д.
ТЕОРЕМА (IV признак). Если в ромбе диагонали равны, то этот ромб является квадратом.
Дано: – ромб
— диагонали
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
Рассмотрим и .
по III признаку равенства треугольников. Значит, все соответствующие углы у этих треугольников равны, т.е. . Эти углы являются внутренними односторонними при параллельных прямых и , следовательно, их сумма равна , т.е. , а, значит, и . Так как в ромбе противолежащие углы равны, то и все остальные углы также равны по . Значит, такой ромб является квадратом, ч.т.д.
ТЕОРЕМА (V признак). Если в параллелограмме диагонали перпендикулярны и равны, то такой параллелограмм является квадратом.
Дано: – параллелограмм
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
Так как , то по II признаку ромба, параллелограмм является ромбом.
Так как , то по IV признаку квадрата, ромб является квадратом, ч.т.д.
ТЕОРЕМА (VI признак). Если в четырёхугольнике диагонали равны, взаимно перпендикулярны и точкой пересечения делятся пополам, то такой четырёхугольник является квадратом.
Дано: – четырёхугольник
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
1. Так как , то четырёхугольник является параллелограммом (по признаку параллелограмма).
2. Так как , то параллелограмм является квадратом (по V признаку квадрата), ч.т.д.
ТЕОРЕМА (VII признак). Если в четырёхугольнике все стороны равны и среди внутренних углов есть один прямой угол, то такой четырёхугольник является квадратом.
Дано: – четырёхугольник
Доказать: – квадрат.
Доказательство.
1. Так как , то четырёхугольник является ромбом (по V признаку ромба).
2. Так как , то ромб, который по определению является параллелограммом, является прямоугольником (по III признаку прямоугольника), значит, все углы в этом четырёхугольнике прямые.
3. Итак, прямоугольник , у которого все стороны равны, является квадратом (по определению), ч.т.д.
Итак, признаки квадрата:
Если в прямоугольнике две его смежные стороны равны, то он является квадратом.
Если в прямоугольнике диагонали перпендикулярны, то этот прямоугольник является квадратом.
Если в прямоугольнике одна из диагоналей является биссектрисой его угла, то такой прямоугольник является квадратом.
Если в ромбе диагонали равны, то этот ромб является квадратом.
Если в параллелограмме диагонали перпендикулярны и равны, то такой параллелограмм является квадратом.
Если в четырёхугольнике диагонали равны, взаимно перпендикулярны и точкой пересечения делятся пополам, то такой четырёхугольник является квадратом.
Если в четырёхугольнике все стороны равны и среди внутренних углов есть один прямой угол, то такой четырёхугольник является квадратом.
Периметр квадрата равен см. Найдите сторону квадрата .
На рисунке четырёхугольник – квадрат, . Докажите, что выпуклый четырёхугольник также является квадратом.
На рисунке четырёхугольник – прямоугольник, . Докажите, что выпуклый четырёхугольник является квадратом.
В треугольнике . На сторонах и взяты точки и , а на стороне – точки и так, что четырёхугольник является квадратом, . Найдите .
В треугольнике . На сторонах отмечены точки соответственно так, что четырёхугольник является квадратом, . Найдите .
На сторонах и квадрата отмечены точки и соответственно, . Отрезки и пересекаются в точке . Найдите .
На сторонах квадрата отмечены соответственно точки . Сравните отрезки и .
На катетах и прямоугольного треугольника построены квадраты и . Докажите, что сумма расстояний от точек и до прямой равна .
На катетах и прямоугольного треугольника построены квадраты и . Прямые и пересекаются в точке . Докажите, что .
Длина проекции одной из сторон квадрата на его диагональ равна . Найдите длину диагонали.
В четырёхугольнике диагонали взаимно перпендикулярны. Докажите, что отрезки, соединяющие середины противоположных сторон, равны.
Дан квадрат . Докажите, что – квадрат.
Дан квадрат . Докажите, что – ромб.
Дан квадрат . На стороне взята точка такая, что . Докажите, что точки – вершины равнобедренного треугольника.
Дан квадрат . Точки – середины его сторон соответственно. Докажите, что .
Дан квадрат . Точки и делят его стороны и так, что . Докажите, что .
Квадраты и имеют общую вершину . Докажите, что медиана треугольника перпендикулярна отрезку .
Внутри квадрата взята точка так, что . Докажите, что треугольник равносторонний.
На рисунке – квадрат, точка принадлежит , точка принадлежит , точка принадлежит , прямые и пересекаются в точке . Докажите, что .
В равнобедренный прямоугольный треугольник, каждый катет которого равен см, вписан квадрат, имеющий с ним один общий угол. Найдите периметр квадрата.
В равнобедренный прямоугольный треугольник вписан квадрат так, что две его вершины находятся на гипотенузе, а две другие – на катетах. Определите сторону квадрата, если известно, что гипотенуза равна 30 дм.
В квадрат вписан прямоугольник так, что на каждой стороне квадрата находится одна вершина прямоугольника и стороны прямоугольника параллельны диагоналям квадрата. Определите стороны этого прямоугольника, зная, что одна из них втрое больше другой и что диагональ квадрата равна дм.
В квадрат вписан прямоугольник так, что на каждой стороне квадрата находится одна вершина прямоугольника и стороны прямоугольника параллельны диагоналям квадрата. Определите стороны этого прямоугольника, зная, что одна из них вдвое больше другой и что диагональ квадрата равна см.
Точка расположена во внутренней области квадрата так, что расстояния от неё до сторон и пропорциональны соответственно числам и , а расстояние от до прямой равно см. Найдите периметр этого квадрата.
Точка расположена во внутренней области квадрата так, что расстояния от неё до сторон и пропорциональны соответственно числам и , а расстояние от до прямой равно м. Найдите периметр этого квадрата.
Точка лежит на стороне квадрата . Высоты треугольников и , проведённые из точки , равны соответственно и . Найдите произведение длин диагоналей этого квадрата.
Точка расположена во внутренней области квадрата так, что расстояния от неё до сторон и пропорциональны соответственно числам и , а расстояние от до прямой равно м. Найдите периметр этого квадрата.
Точка лежит на стороне квадрата . Высоты треугольников и , проведённые из точки , равны соответственно и . Найдите произведение длин диагоналей этого квадрата.
На сторонах и квадрата отмечены точки и соответственно так, что . Определите взаимное расположение прямых и .
В равнобедренный прямоугольный треугольник вписан квадрат , имеющий с ним общий угол . Найдите периметр квадрата, если катет треугольника равен см.
Внутри квадрата отмечена такая точка , что треугольник равносторонний. Найдите угол .
В равнобедренный прямоугольный треугольник вписан квадрат , имеющий с ним общий прямой угол. Найдите катет треугольника, если периметр квадрата равен см.
Внутри квадрата отмечена такая точка , что треугольник равносторонний. Найдите угол .
Через вершины квадрата проведены прямые, параллельные его диагоналям. Определите вид образованного ими четырёхугольника и вычислите его периметр, если диагональ квадрата равна см.
Через точку – точку пересечения диагоналей квадрата проведена прямая, параллельная стороне и пересекающая стороны и в точках и соответственно. Найдите периметр квадрата, если известно, что .
Найдите периметр квадрата по данным на рисунке.
7
Êâàäðàò — ïðàâèëüíûé ÷åòûð¸õóãîëüíèê. Ó êâàäðàòà âñå óãëû è ñòîðîíû îäèíàêîâû.
Êâàäðàòû ðàçëè÷àþòñÿ ëèøü äëèíîé ñòîðîíû, à âñå 4 óãëà ïðÿìûå è ðàâíû 90°.
Êâàäðàòîì ìîæåò ñòàòü ïàðàëëåëîãðàìì, ðîìá ëèáî ïðÿìîóãîëüíèê, êîãäà ó íèõ îäèíàêîâûå äëèíû äèàãîíàëåé, ñòîðîí è ðàâíûå óãëû.
Ñâîéñòâà êâàäðàòà.
— ó âñåõ 4-õ ñòîðîí êâàäðàòà îäèíàêîâàÿ äëèíà, ò.å. ñòîðîíû êâàäðàòà ðàâíû:
AB = BC = CD = AD
— ïðîòèâîëåæàùèå ñòîðîíû êâàäðàòà ïàðàëëåëüíû:
AB||CD, BC||AD
— êàæäûé óãîë êâàäðàòà ïðÿìîé:
∠ABC = ∠BCD = ∠CDA = ∠DAB = 90°
— ñóììà óãëîâ êâàäðàòà ðàâíà 360°:
∠ABC + ∠BCD + ∠CDA + ∠DAB = 360°
— êàæäàÿ äèàãîíàëü êâàäðàòà èìååò òàêóþ æå äëèíó, êàê è äðóãàÿ:
AC = BD
— êàæäàÿ èç äèàãîíàëåé êâàäðàòà äåëèò êâàäðàò íà 2 îäèíàêîâûå ñèììåòðè÷íûå ôèãóðû.
— óãîë ïåðåñå÷åíèÿ äèàãîíàëåé êâàäðàòà ðàâåí 90°, ïåðåñåêàÿ äðóã äðóãà, äèàãîíàëè äåëÿòñÿ íà äâå ðàâíûå ÷àñòè:
AC┴BD;AO = BO = CO = DO = d/2
— òî÷êó ïåðåñå÷åíèÿ äèàãîíàëåé íàçûâàþò öåíòð êâàäðàòà è îíà îêàçûâàåòñÿ öåíòðîì âïèñàííîé è îïèñàííîé îêðóæíîñòåé.
— âñå äèàãîíàëè äåëÿò óãîë êâàäðàòà íà äâå ðàâíûå ÷àñòè, òàêèì îáðàçîì, îíè îêàçûâàþòñÿ áèññåêòðèñàìè óãëîâ êâàäðàòà:
ΔABC = ΔADC = ΔBAD = ΔBCD
∠ACB = ∠ACD = ∠BDC = ∠BDA = ∠CAB = ∠CAD = ∠DBC = ∠DBA = 45°
— äèàãîíàëè äåëÿò êâàäðàò íà 4 îäèíàêîâûõ òðåóãîëüíèêà, êðîìå òîãî, ïîëó÷åííûå òðåóãîëüíèêè â îäíî âðåìÿ è ðàâíîáåäðåííûå è ïðÿìîóãîëüíûå:
ΔAOB = ΔBOC = ΔCOD = ΔDOA
Äèàãîíàëü êâàäðàòà.
Äèàãîíàëüþ êâàäðàòà ÿâëÿåòñÿ âñÿêèé îòðåçîê, êîòîðûé ñîåäèíÿåò 2-å âåðøèíû ïðîòèâîëåæàùèõ óãëîâ êâàäðàòà.
Äèàãîíàëü âñÿêîãî êâàäðàòà áîëüøå ñòîðîíû ýòîãî êâàäðàòà â √2 ðàç.
Ôîðìóëû äëÿ îïðåäåëåíèÿ äëèíû äèàãîíàëè êâàäðàòà:
1. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç ñòîðîíó êâàäðàòà:
2. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç ïëîùàäü êâàäðàòà:
3. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç ïåðèìåòð êâàäðàòà:
4. Ñóììà óãëîâ êâàäðàòà = 360°:
5. Äèàãîíàëè êâàäðàòà îäíîé äëèíû:
6. Âñå äèàãîíàëè êâàäðàòà äåëÿò êâàäðàò íà 2-å îäèíàêîâûå ôèãóðû, êîòîðûå ñèììåòðè÷íû:
7. Óãîë ïåðåñå÷åíèÿ äèàãîíàëåé êâàäðàòà ðàâåí 90°, ïåðåñåêàÿ äðóã äðóãà, äèàãîíàëè äåëÿòñÿ íà äâå ðàâíûå ÷àñòè:
8. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç äëèíó îòðåçêà l:
9. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç ðàäèóñ âïèñàííîé îêðóæíîñòè:
R — ðàäèóñ âïèñàííîé îêðóæíîñòè;
D — äèàìåòð âïèñàííîé îêðóæíîñòè;
d — äèàãîíàëü êâàäðàòà.
10. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç ðàäèóñ îïèñàííîé îêðóæíîñòè:
R – ðàäèóñ îïèñàííîé îêðóæíîñòè;
D – äèàìåòð îïèñàííîé îêðóæíîñòè;
d – äèàãîíàëü.
11. Ôîðìóëà äèàãîíàëè êâàäðàòà ÷åðåç ëèíèþ, êîòîðàÿ âûõîäèò èç óãëà íà ñåðåäèíó ñòîðîíû êâàäðàòà:
C – ëèíèÿ, êîòîðàÿ âûõîäèò èç óãëà íà ñåðåäèíó ñòîðîíû êâàäðàòà;
d – äèàãîíàëü.
Ïåðèìåòð êâàäðàòà. Ïëîùàäü êâàäðàòà.
Âïèñàííûé êðóã â êâàäðàò – ýòî êðóã, ïðèìûêàþùèé ê ñåðåäèíàì ñòîðîí êâàäðàòà è èìåþùèé öåíòð íà ïåðåñå÷åíèè äèàãîíàëåé êâàäðàòà.
Ðàäèóñ âïèñàííîé îêðóæíîñòè — ñòîðîíà êâàäðàòà (ïîëîâèíà).
Ïëîùàäü êðóãà âïèñàííîãî â êâàäðàò ìåíüøå ïëîùàäè êâàäðàòà â π/4 ðàçà.
Êðóã, îïèñàííûé âîêðóã êâàäðàòà — ýòî êðóã, êîòîðûé ïðîõîäèò ÷åðåç 4-ðå âåðøèíû êâàäðàòà è êîòîðûé èìååò öåíòð íà ïåðåñå÷åíèè äèàãîíàëåé êâàäðàòà.
Ðàäèóñ îêðóæíîñòè îïèñàííîé âîêðóã êâàäðàòà áîëüøå ðàäèóñà âïèñàííîé îêðóæíîñòè â √2 ðàç.
Ðàäèóñ îêðóæíîñòè îïèñàííîé âîêðóã êâàäðàòà ðàâåí 1/2 äèàãîíàëè.
Ïëîùàäü êðóãà îïèñàííîãî âîêðóã êâàäðàòà áîëüøàÿ ïëîùàäü òîãî æå êâàäðàòà â π/2 ðàç.