В геометрии подобные треугольники — это треугольники, у которых соответствующие углы равны, а стороны пропорциональны. Это означает, что для двух подобных треугольников (\triangle ABC \sim \triangle A'B'C'), выполняются следующие условия:
- (\angle A = \angle A'), (\angle B = \angle B'), (\angle C = \angle C')
- (\frac{AB}{A'B'} = \frac{BC}{B'C'} = \frac{CA}{C'A'} = k), где (k) — коэффициент подобия.
Теперь рассмотрим высоты этих треугольников, опущенные из соответствующих вершин. Пусть (h_a), (h_b), и (h_c) — это высоты треугольника (\triangle ABC), опущенные на стороны (BC), (CA), и (AB) соответственно. Пусть (h'_a), (h'_b), и (h'_c) — это высоты треугольника (\triangle A'B'C'), опущенные на стороны (B'C'), (C'A'), и (A'B') соответственно.
Мы докажем, что (\frac{h_a}{h'_a} = \frac{AB}{A'B'}).
Доказательство:
Используем формулу для площади: Площадь треугольника может быть выражена через основание и высоту. Для треугольника (\triangle ABC), площадь (S) равна (\frac{1}{2} \cdot AB \cdot h_c), а для треугольника (\triangle A'B'C'), площадь (S') равна (\frac{1}{2} \cdot A'B' \cdot h'_c).
Отношение площадей: Поскольку треугольники подобны, отношение их площадей равно квадрату коэффициента подобия:
[
\frac{S}{S'} = k^2
]
Подставим площади: Подставим выражения для площадей:
[
\frac{\frac{1}{2} \cdot AB \cdot h_c}{\frac{1}{2} \cdot A'B' \cdot h'_c} = k^2
]
Упростим выражение: Сокращая (\frac{1}{2}), получаем:
[
\frac{AB \cdot h_c}{A'B' \cdot h'_c} = k^2
]
Используем пропорциональность сторон: Мы знаем, что (\frac{AB}{A'B'} = k). Подставляя это в уравнение, получаем:
[
\frac{AB}{A'B'} \cdot \frac{h_c}{h'_c} = k^2
]
Решаем уравнение: Подставляя (\frac{AB}{A'B'} = k), получаем:
[
k \cdot \frac{h_c}{h'_c} = k^2
]
Выражаем отношение высот: Делим обе части уравнения на (k):
[
\frac{h_c}{h'_c} = k
]
Таким образом, мы доказали, что (\frac{h_a}{h'_a} = \frac{AB}{A'B'}). Аналогично можно показать, что (\frac{h_b}{h'_b} = \frac{BC}{B'C'}) и (\frac{h_c}{h'_c} = \frac{CA}{C'A'}).
Следовательно, в подобных треугольниках отношение двух сходственных сторон равно отношению двух сходственных высот.