Чтобы построить квадрат, зная длину перпендикуляра, опущенного из вершины квадрата на его диагональ, следуйте этим шагам:
Обозначение условия и анализ задачи:
- Пусть ( ABCD ) — искомый квадрат.
- ( P ) — точка пересечения диагоналей квадрата (центр квадрата).
- Дано: длина перпендикуляра ( PH ), опущенного из вершины ( P ) на диагональ ( AC ) (или ( BD )).
Начало построения:
- Постройте отрезок ( PH ) длиной, равной данному перпендикуляру.
- Пусть ( H ) — основание перпендикуляра из точки P на диагональ ( AC ).
Построение диагонали квадрата:
- Заметим, что диагонали квадрата делятся точкой пересечения пополам и являются взаимно перпендикулярными.
- Обозначим длину стороны квадрата через ( a ). Тогда диагональ ( AC ) (или ( BD )) будет равна ( a\sqrt{2} ).
- Перпендикуляр ( PH ) делит диагональ на два равных отрезка по ( \frac{a\sqrt{2}}{2} ).
Вычисление длины стороны квадрата:
- В прямоугольном треугольнике ( PAH ), где ( PA = \frac{a\sqrt{2}}{2} ) и ( PH ) — это высота, можно использовать теорему Пифагора:
[
PH^2 + \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 = \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2
]
- Упростим уравнение:
[
PH^2 = \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 - \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 + \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2
]
- Решим уравнение:
[
PH^2 = \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 - \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2
]
[
PH^2 = \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 - 0
]
[
PH = \frac{a\sqrt{2}}{2}
]
- Таким образом, сторона квадрата будет равна:
[
a = PH \cdot \sqrt{2}
]
Построение квадрата:
- Постройте диагональ ( AC ) длиной ( a\sqrt{2} ).
- Найдите центр диагонали ( P ) (середина отрезка ( AC )).
- Постройте вторую диагональ ( BD ) перпендикулярно ( AC ) и также длиной ( a\sqrt{2} ), проходящую через ( P ).
- Найдите точки пересечения диагоналей с окружностью радиуса ( \frac{a\sqrt{2}}{2} ), построенной с центром в точке ( P ). Эти точки будут вершинами квадрата.
- Соедините вершины, чтобы получить квадрат ( ABCD ).
Таким образом, зная длину перпендикуляра ( PH ), мы смогли построить квадрат, воспользовавшись геометрическими свойствами его диагоналей.