Задача: как соотносятся длина медианы к гипотенузе и сама гипотенуза в прямоугольном треугольнике? Напомним: медиана к гипотенузе идёт к середине гипотенузы, то есть AM = MB.
Доказательство (пошагово)
Пусть треугольник ABC прямоугольный в C. Гипотенуза AB. Медиана CM проведена к середине AB, значит M — середина гипотенузы, и AM = MB.
Геометрическая идея с окружностью (по теореме Фалеса):
- Так как угол ACB равен 90°, точка C лежит на окружности, построенной на диаметр AB (теорема Фалеса: любая точка на окружности, построенной на диаметр AB, образует с концами диаметра прямой угол).
- Центр этой окружности — середина диагонали AB, то есть точка M.
- Следовательно MA = MB = MC — все три точки A, B, C лежат на одной окружности радиуса MA.
- Из этого следует отношение длины медианы к гипотенузе:
- Радиус окружности равен MA = MB = MC.
- Диаметр окружности равен AB, значит радиус равен AB/2.
- Поэтому CM = AB/2.
Итого: длина медианы, опущенной к гипотенузе, равна половине длины гипотенузы.
Дополнительное подтверждение (координатный способ, для ясности)
- Разместим прямоугольник так: C = (0,0), A = (a,0), B = (0,b). Тогда гипотенуза AB имеет длину c = sqrt(a^2 + b^2).
- Медиана к гипотенузе идёт в точку M середины AB: M = ((a+0)/2, (0+b)/2) = (a/2, b/2).
- Длина CM: |CM| = sqrt((a/2)^2 + (b/2)^2) = 1/2 sqrt(a^2 + b^2) = c/2.
- Так же MA = MB = CM, все они равны c/2.
Формула для быстрого вывода: если стороны прилегают к катетам a и b, то гипотенуза c = sqrt(a^2 + b^2), и медиана к гипотенузе равна c/2.