Выявление ошибочного шага в доказательстве равенства треугольников: пошаговые задания для 7 класса
Геометрический аудит: две треугольные детали должны совпадать по форме и размеру. На чертежах обозначим соответствующие вершины A ↔ D, B ↔ E, C ↔ F. Каждая строка ниже — выдержка из чужого доказательства. Нужно найти первый недопустимый шаг, объяснить, почему вывод не следует, и исправить доказательство либо сказать, каких сведений не хватает. Чертежи не считаются точными по виду.
Содержание статьи6 разделов
Справочная таблица: чем разрешено доказывать равенство
| Признак | Какие факты нужны | Что нельзя подменять |
|---|---|---|
| SSS — три стороны | AB = DE, BC = EF, AC = DF | Нельзя заменить равенство одной стороны сходством рисунков |
| SAS — две стороны и угол между ними | AB = DE, AC = DF, ∠A = ∠D | Угол при B вместо включённого A — не SAS |
| ASA — сторона и два прилежащих угла | AB = DE, ∠A = ∠D, ∠B = ∠E | Равенство только двух углов не даёт равенства треугольников |
Практический кейс: проверка чертежей двух рам
В мастерской сравнивают две треугольные рамы. Измерения заносят в таблицу, после чего ученик пишет «рамы одинаковы». Его вывод надо проверить логически: достаточны ли указанные данные, соответствует ли угол названным сторонам, не перепутано ли соответствие вершин? Сантиметры относятся к сторонам, градусы — к углам; складывать эти величины нельзя.
| Пара | Известно для ABC и DEF | Предварительное заявление |
|---|---|---|
| I | AB = DE = 6 см; AC = DF = 8 см; ∠A = ∠D = 45° | SAS — равны |
| II | AB = DE = 6 см; BC = EF = 8 см; ∠A = ∠D = 45° | SAS — равны |
| III | AB = DE = 5 см; ∠A = ∠D = 50°; ∠B = ∠E = 60° | ASA — равны |
| IV | AB = DE = 5 см; BC = EF = 7 см; AC = DF = 8 см | SSS — равны |
| V | ∠A = ∠D = 40° | Равны, ведь углы совпадают |
| VI | AB = DE = 7 см; AC = DF = 9 см; ∠B = ∠E = 30° | SAS — равны |
Двенадцать задач на выявление ошибочного шага
- Пара I: проверьте все три элемента SAS. Достаточны ли данные?
- Пара II: укажите первый ошибочный шаг «угол A лежит между AB и BC». Что следует записать вместо заявления о равенстве?
- Пара III: по какому признаку доказано равенство? Найдите третий угол каждого треугольника.
- Пара IV: нужен ли здесь какой-либо угол для доказательства? Назовите признак.
- Пара V: докажите, что один равный угол не гарантирует равенства двух треугольников.
- Пара VI: покажите, какой угол должен совпадать при данных сторонах AB, AC и DE, DF, чтобы применить SAS.
- Пара VII: известно ∠A = ∠D, ∠B = ∠E, BC = EF. Доказано ли равенство ABC и DEF?
- Пара VIII: AB = DE = 4 см, AC = DF = 5 см, ∠A = ∠D = 0°. Можно ли получить невырожденные треугольники?
- Пара IX: AB = DE = 6 см, BC = EF = 3 см, ∠B = ∠E = 80°. Можно ли применить SAS?
- Пара X: AB = DE, BC = EF, AC = DF, но ученик требует ещё сравнить углы транспортиром. Прав ли он?
- Пара XI: ∠A = ∠D и ∠B = ∠E. Ученик написал «равные треугольники по двум углам». Почему вывод недоказан?
- Пара XII: AB = DE, AC = DF, ∠C = ∠F. Ученик написал «по двум сторонам и углу». Достаточно ли этих данных?
Дополнительная экспертиза: как исправить доказательство
После определения ошибки предложите минимальное достаточное дополнение. Для II достаточно добавить равенство включённых углов B и E; для VI — A и D; для XII — A и D при уже известных сторонах. Для V или XI сначала надо установить подходящие равенства сторон. Новые сведения нельзя «прочитать» с картинки: они должны быть выведены из условий или измерены как данные задачи.
Не путайте фактическую верность утверждения и достаточность доказательства. Даже если рамы на рисунке выглядят одинаковыми, неверный шаг делает доказательство неполным. Наоборот, после доказательства по SSS измерять оставшиеся углы необязательно.
Ключ ответов с объяснениями
- 1. Да: AB ↔ DE и AC ↔ DF равны, угол A между AB, AC равен углу D между DE, DF. Срабатывает SAS.
- 2. Неверно: стороны AB и BC сходятся при B, а не при A. Данных недостаточно для SAS; надо знать ∠B = ∠E, либо получить другое достаточное условие.
- 3. Да, ASA: задана сторона AB и прилежащие к ней углы A и B. ∠C = ∠F = 180° − 50° − 60° = 70°.
- 4. Нет, дополнительные углы не требуются: совпали все три соответствующие стороны, значит SSS.
- 5. Нет. Например, можно построить треугольники с одним углом 40° и прилежащими к нему сторонами 3 и 4 см или 6 и 8 см: они имеют один равный угол, но их размеры различны.
- 6. Нужно равенство ∠A = ∠D, то есть углов между AB, AC и DE, DF. Равенство углов B, E не заменяет включённый угол.
- 7. Да: из равенства двух пар углов следует ∠C = ∠F. Тогда BC = EF — сторона между равными углами B, C и E, F. Можно применить ASA.
- 8. Нет. Угол 0° не является внутренним углом невырожденного треугольника; условие противоречиво, сравнивать такие треугольники нельзя.
- 9. Да: AB и BC сходятся при B, DE и EF — при E; углы B и E включённые. SAS корректен.
- 10. Нет: SSS уже достаточно. Проверка углов измерением может быть практической, но не требуется для доказательства.
- 11. Два равных угла устанавливают подобие, не равенство. Например, равносторонние треугольники со сторонами 3 и 5 см имеют одинаковые углы по 60°, но не равны.
- 12. Нет: при данных парах AB/AC включён угол A, а указан угол C — он не между этими сторонами. Это случай двух сторон и не включённого угла; равенство не следует автоматически.
Критерии аудита и итог
| Элемент ответа | Баллы | Что должно быть написано |
|---|---|---|
| Распознано правильное условие | 1 | Соответствие вершин и сторон не перепутано |
| Назван допустимый признак или указана невозможность | 1 | SSS, SAS, ASA либо обоснованный отказ |
| Назван первый неверный шаг | 1 | Например, не включённый угол или нехватка стороны |
Для каждой задачи выставляйте до 3 баллов (всего до 36). В задачах с неполными данными ответ «нельзя» без указания причины не засчитывается полностью. Сравните, какие из шести строк таблицы действительно доказаны: I, III, IV — доказаны; II, V, VI — недостаточны. Остальные случаи разобраны отдельно.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
