Паралелограм: властивості й ознаки
~10 хв · 9 розділів · 9 тестових запитань
Суму кутів чотирикутника, властивості паралелограма (сторони, кути, діагоналі), задачу про бісектрису кута й ознаки паралелограма — усе, щоб упевнено розв'язувати завдання НМТ.
Почнемо з найзагальнішого — чотирикутника. Це фігура, що складається з чотирьох точок (вершин), сполучених чотирма відрізками (сторонами) так, що жодні дві сторони не перетинаються, крім як у вершинах. Чотирикутник називають опуклим, якщо він лежить по один бік від кожної своєї сторони. Усі чотирикутники, які ми розглядатимемо на НМТ, — опуклі.
Основні елементи чотирикутника
Розгляньмо чотирикутник ABCD. Вершини завжди називають по контуру, за годинниковою стрілкою або проти неї. Запис «ABCD» означає, що вершини A, B, C, D розташовані саме в такому порядку навколо фігури. Не можна називати чотирикутник «ABDC» — це вказувало б на інший порядок вершин.
Сторони: AB, BC, CD, DA. Сусідні сторони мають спільну вершину (AB і BC — сусідні, тому що обидві проходять через B). Протилежні сторони не мають спільних вершин: AB і CD, BC і AD. Аналогічно, сусідні кути прилягають до однієї сторони (∠A і ∠B — сусідні), а протилежні кути лежать навпроти один одного (∠A і ∠C, ∠B і ∠D).
Діагоналі чотирикутника — це відрізки, що сполучають несусідні вершини. У чотирикутнику ABCD діагоналями є AC і BD. Кожна діагональ ділить чотирикутник на два трикутники.
Сума кутів чотирикутника
Проведімо в чотирикутнику ABCD діагональ AC. Вона розбиває фігуру на два трикутники: △ABC і △ADC. Сума кутів кожного трикутника дорівнює 180°. Отже, сума всіх кутів чотирикутника:
Це ключове правило: сума кутів будь-якого опуклого чотирикутника становить 360°.
Як знаходити невідомі кути
Знаючи три кути чотирикутника, четвертий знаходять відніманням їхньої суми від 360°. Наприклад, кути дорівнюють 70°, 110° і 95°. Сума: 70° + 110° + 95° = 275°. Тоді четвертий кут: 360° − 275° = 85°.
Якщо кути задано відношенням, наприклад 1 : 2 : 3 : 4, позначають найменший кут як x, а решту — як 2x, 3x, 4x. Тоді:
Отже, кути: 36°, 72°, 108°, 144°.
Перевірка здоровим глуздом
Перш ніж записати відповідь, завжди перевіряй, чи можливий такий набір кутів у реальному чотирикутнику:
Чотири тупі кути (кожен > 90°) неможливі — їхня сума перевищила б 360°.
Чотири гострі кути (кожен < 90°) теж неможливі — сума була б меншою за 360°.
Три тупі кути — можливі: наприклад, 100°, 100°, 100° і 60° (сума 360°).
Один кут може бути прямим (90°), інші — будь-якими, аби в сумі давали 270°.
Ця проста перевірка допомагає уникнути помилок ще до того, як ти позначиш відповідь в електронній формі тесту.
Паралелограм — це чотирикутник, у якого протилежні сторони попарно паралельні. Записують: AB ∥ CD і BC ∥ AD. Саме це означення є фундаментом, з якого випливають усі властивості паралелограма.
Основні властивості
Розгляньмо паралелограм ABCD. Його властивості можна поділити на три групи.
Властивості сторін і кутів
Протилежні сторони рівні: AB = CD, BC = AD.
Протилежні кути рівні: ∠A = ∠C, ∠B = ∠D.
Сума кутів, прилеглих до однієї сторони (сусідніх кутів), дорівнює 180°.
Чому сусідні кути дають 180°? Сторони AB ∥ CD, а сторона BC — січна. Тоді ∠B і ∠C — внутрішні односторонні кути при паралельних прямих AB і CD та січній BC. За властивістю паралельних прямих сума внутрішніх односторонніх кутів дорівнює 180°. Так само ∠A і ∠B — внутрішні односторонні при BC ∥ AD і січній AB.
Властивості діагоналей
Діагоналі паралелограма точкою перетину O діляться навпіл: AO = OC, BO = OD.
Діагональ ділить паралелограм на два рівні трикутники (△ABC = △CDA).
Важливе застереження: у загальному випадку діагоналі паралелограма не рівні й не перпендикулярні. Рівними вони бувають лише в окремому випадку — у прямокутнику. Перпендикулярними — лише в ромбі. Не плутай ці властивості! Поширена помилка — приписувати будь-якому паралелограму рівні діагоналі.
Обчислення кутів паралелограма
Застосуймо властивості до конкретних задач.
Приклад 1. Один кут паралелограма на 40° більший за інший. Знайди всі кути.
Нехай менший кут дорівнює x. Тоді більший — x + 40°. Оскільки це сусідні кути, їхня сума дорівнює 180°:
Отже, кути паралелограма: 70°, 110°, 70°, 110°.
Приклад 2. ∠A : ∠B = 2 : 7. Знайди кути паралелограма.
Нехай ∠A = 2x, ∠B = 7x. Як сусідні кути: 2x + 7x = 180° ⇒ 9x = 180° ⇒ x = 20°. Тоді ∠A = 40°, ∠B = 140°. Протилежні кути рівні: ∠C = ∠A = 40°, ∠D = ∠B = 140°.
Периметр паралелограма
Периметр паралелограма обчислюють за формулою:
де a і b — довжини двох сусідніх сторін.
Приклад. Периметр паралелограма дорівнює 36 см, а одна сторона на 4 см більша за іншу. Знайди сторони.
Нехай менша сторона дорівнює x см, тоді більша — (x + 4) см. Маємо:
Сторони паралелограма: 7 см і 11 см.
Відрізки діагоналей
Оскільки діагоналі точкою перетину діляться навпіл, то AO — половина AC, BO — половина BD.
Приклад. У паралелограмі ABCD діагоналі AC = 14 см, BD = 10 см, а сторона AB = 8 см. Знайди периметр трикутника AOB.
Точка O — точка перетину діагоналей. AO = 14 : 2 = 7 см, BO = 10 : 2 = 5 см. Тоді периметр △AOB:
Окремий і типовий випадок — бісектриса кута паралелограма. Вона має цікаву властивість: відтинає від паралелограма рівнобедрений трикутник. Розберімося, чому це так.
Чому бісектриса утворює рівнобедрений трикутник
Нехай у паралелограмі ABCD бісектриса кута A перетинає сторону BC у точці K. Розгляньмо кути:
∠BAK = ∠KAD — за означенням бісектриси (вона ділить кут навпіл).
∠KAD = ∠BKA — як різносторонні кути при паралельних прямих BC і AD та січній AK.
Отже, ∠BAK = ∠BKA. У трикутнику ABK два кути рівні, тому він рівнобедрений з основою AK. Звідси випливає ключове співвідношення:
Бісектриса кута A «відтинає» від сторони BC відрізок, що дорівнює стороні AB.
Приклад 1. У паралелограмі ABCD бісектриса кута A перетинає BC у точці K. Відомо, що AB = 6 см, BK = 6 см, KC = 4 см. Знайди периметр паралелограма.
З властивості бісектриси маємо BK = AB = 6 см (перевірка: BK справді дорівнює AB). Тоді BC = BK + KC = 6 + 4 = 10 см. Периметр: P = 2(6 + 10) = 32 см.
Приклад 2. Бісектриса кута A паралелограма ділить сторону BC у відношенні BK : KC = 3 : 2. Периметр паралелограма дорівнює 48 см. Знайди сторони.
Нехай BK = 3x, KC = 2x. Тоді AB = BK = 3x (властивість бісектриси), BC = BK + KC = 5x. Периметр: P = 2(AB + BC) = 2(3x + 5x) = 16x. За умовою 16x = 48, звідки x = 3. Сторони: AB = 9 см, BC = 15 см.
Важливі застереження
Бісектриса кута A потрапляє на сторону BC, лише коли AB ≤ BC. Якщо AB = BC (тобто паралелограм — ромб), бісектриса проходить через вершину C і збігається з діагоналлю. У такому разі точка K збігається з C, а трикутник ABK — це рівнобедрений трикутник ABC.
Бісектриси двох сусідніх кутів паралелограма перетинаються під прямим кутом. Справді, сума сусідніх кутів ∠A + ∠B = 180°. Бісектриси ділять їх навпіл, тому кут між бісектрисами дорівнює (∠A + ∠B) / 2 = 180° / 2 = 90°.
Важливо розрізняти два поняття: властивість і ознака. Властивість — це твердження про те, що випливає з того, що фігура вже є паралелограмом. Ознака — це достатня умова: якщо в чотирикутнику виконується певна умова, то він обов'язково є паралелограмом.
Ознаки паралелограма
Ось перелік ознак, за якими можна визначити, що даний чотирикутник — паралелограм:
Дві протилежні сторони чотирикутника рівні й паралельні.
Протилежні сторони попарно рівні.
Діагоналі чотирикутника точкою перетину діляться навпіл.
Протилежні сторони попарно паралельні (це означення, яке теж можна використати як ознаку).
Для доведення того, що чотирикутник є паралелограмом, достатньо виконати будь-яку з цих умов. Часто найзручніша перша ознака: знайти одну пару сторін, які одночасно рівні й паралельні.
Хибні «ознаки»
Деякі умови здаються правдоподібними, але насправді не гарантують, що чотирикутник — паралелограм. Запам'ятай ці пастки:
Хибна «ознака» | Контрприклад |
|---|---|
Одна пара паралельних сторін | Трапеція — має лише одну пару паралельних сторін |
Одна пара паралельних і друга пара рівних сторін | Рівнобічна трапеція — бічні сторони рівні, але фігура не паралелограм |
Рівні діагоналі | Рівнобічна трапеція теж має рівні діагоналі |
Запам'ятай: рівні діагоналі самі по собі не роблять чотирикутник паралелограмом. Властивість «діагоналі рівні» є лише в прямокутника, але спочатку треба довести, що фігура — паралелограм.
Цікаве застосування
Візьми будь-який чотирикутник (не обов'язково паралелограм) і сполучи середини його сторін. Отримаєш новий чотирикутник. За теоремою Варіньйона, цей чотирикутник завжди є паралелограмом. Чому? Тому що відрізки, що сполучають середини сторін, є середніми лініями трикутників, на які діагональ ділить чотирикутник. Вони паралельні діагоналі та дорівнюють її половині — отже, протилежні сторони нового чотирикутника паралельні й рівні.
Прямокутник, ромб і квадрат — окремі види паралелограма. Вони успадковують усі властивості паралелограма, але мають додаткові особливості (рівні діагоналі в прямокутнику, перпендикулярні діагоналі в ромбі). Ти вивчиш їх окремо в наступному уроці.
Розгляньмо типові завдання, які трапляються на НМТ. Кожен приклад розібрано покроково.
Приклад 1. Кути паралелограма (вибір однієї відповіді)
У паралелограмі ABCD кут A на 50° менший від кута B. Знайди кут C.
Розв'язання. Нехай ∠A = x, тоді ∠B = x + 50°. Кути A і B — сусідні, тому їхня сума дорівнює 180°:
∠A = 65°. У паралелограмі протилежні кути рівні, тому ∠C = ∠A = 65°.
Відповідь: 65°.
Чому інші варіанти неправильні: 115° — це значення ∠B (хтось міг подумати, що ∠C = ∠B); 130° — подвоєний ∠A; 50° — різниця кутів; 25° — половина різниці.
Приклад 2. Бісектриса і периметр (вибір однієї відповіді)
Бісектриса кута A паралелограма ABCD ділить сторону BC на відрізки BK = 5 см і KC = 3 см. Знайди периметр паралелограма.
Розв'язання. За властивістю бісектриси, AB = BK = 5 см. Тоді BC = BK + KC = 5 + 3 = 8 см. Периметр: P = 2(AB + BC) = 2(5 + 8) = 26 см.
Відповідь: 26 см.
Типові помилки: 22 см — AB прирівняли до KC = 3, а не до BK; 16 см — узяли подвоєну суму BK + KC, тобто 2·(5 + 3) = 16, забувши, що AB теж треба додати; 13 см — півпериметр (не подвоїли суму сторін); 32 см — помилково вважали AB = BC = 8.
Приклад 3. Логічні пари
Дано паралелограм ABCD, у якому AB = 5, BC = 9, ∠A = 70°. Установи відповідність між величиною (1–3) та її значенням (А–Д).
Величина | Значення |
|---|---|
1) ∠C | А) 70° |
2) ∠D | Б) 110° |
3) периметр | В) 28 |
Також є варіанти: Г) 14 — сума двох сторін без подвоєння; Д) 140° — подвоєний кут A.
Розв'язання. ∠C = ∠A = 70° (протилежні кути рівні) → 1–А. ∠D і ∠A — сусідні, тому ∠D = 180° − 70° = 110° → 2–Б. Периметр: P = 2(5 + 9) = 28 → 3–В.
Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В.
Приклад 4. Які твердження правильні? (І–ІІІ)
І. Діагоналі паралелограма рівні.
ІІ. Діагоналі паралелограма точкою перетину діляться навпіл.
ІІІ. Сума двох сусідніх кутів паралелограма дорівнює 180°.
Варіанти відповідей: А) лише І; Б) лише ІІ; В) лише ІІ і ІІІ; Г) лише І і ІІІ; Д) І, ІІ і ІІІ.
Розв'язання. Твердження І — хибне: діагоналі рівні лише в прямокутнику, а не в будь-якому паралелограмі. Твердження ІІ — правильне (властивість діагоналей). Твердження ІІІ — правильне (властивість сусідніх кутів). Отже, правильні лише ІІ і ІІІ.
Відповідь: лише ІІ і ІІІ.
Приклад 5. Кути чотирикутника за відношенням
Кути чотирикутника відносяться як 2 : 3 : 4 : 6. Знайди найбільший кут.
Розв'язання. Нехай кути дорівнюють 2x, 3x, 4x, 6x. Їхня сума — 360°:
Найбільший кут — 6x = 6 · 24° = 144°.
Відповідь: 144°.
Чому інші варіанти неправильні: 72° — узяли суму кутів 180° (як у трикутнику): x = 180°/15 = 12°, 6x = 72°; 96° — 4·24°; 120° — 5·24°; 108° — 4,5·24°.
Під час розв'язування задач на паралелограм учні найчастіше припускаються таких помилок.
Вважають діагоналі паралелограма рівними або перпендикулярними. Це неправда: діагоналі рівні лише в прямокутнику, а перпендикулярні — лише в ромбі. У звичайному паралелограмі вони ні рівні, ні перпендикулярні.
У задачі «один кут на 40° більший» прирівнюють суму двох сусідніх кутів до 360° замість 180°. Пам'ятай: сусідні кути паралелограма дають 180°, а 360° — це сума всіх чотирьох кутів.
Беруть суму кутів чотирикутника 180°, як у трикутнику. Сума кутів чотирикутника — 360°, а не 180°. Це найпоширеніша помилка в задачах про кути чотирикутника.
Вважають, що бісектриса ділить сторону BC навпіл, або прирівнюють AB до відрізка KC замість BK. Бісектриса ділить кут, а не сторону. Властивість: BK = AB, а не KC = AB.
Рахують периметр як a + b, забуваючи подвоїти. Правильна формула: P = 2(a + b). Половина цієї суми (a + b) — це півпериметр.
Ділять діагональ навпіл не там: AO беруть рівним AC або половині BD. Точкою перетину кожна діагональ ділиться навпіл: AO = AC / 2, BO = BD / 2. Не плутай, яка половина до якої діагоналі належить.
Вважають паралелограмом чотирикутник з однією парою паралельних сторін чи з рівними діагоналями. Це трапеція, а не паралелограм. Паралелограм потребує двох пар паралельних сторін.
Ось що треба знати про формат НМТ для цієї теми.
Програма НМТ
Тема 5.4 програми: «паралелограм, його властивості й ознаки» та «сума кутів чотирикутника». Уміння, яке перевіряють: «застосовувати означення, ознаки та властивості різних видів чотирикутників».
Формати завдань
Завдання 1–15 (вибір однієї відповіді з п'яти, 0 або 1 бал). Обчислити кут чи периметр паралелограма — просте завдання цієї форми. Поріг НМТ — 5 тестових балів з 32.
Форма «які з тверджень І–ІІІ правильні». Така форма є в демоваріанті НМТ-2026 (№ 10, властивості медіани трикутника). Вона цілком може з'явитися й для властивостей паралелограма.
Завдання 18 (логічні пари, 1–3 → А–Д, 0–3 бали). У демоваріанті НМТ-2026 це завдання на відрізки прямокутної трапеції (тема 5.4). Можливе завдання й на паралелограм — наприклад, знайти кути або периметр.
Довідкові матеріали
У довідкових матеріалах, які видають на НМТ, є лише формули площ чотирикутників (наприклад, S = a·h для паралелограма). Властивостей і ознак паралелограма там немає — їх треба знати напам'ять.
Стратегія
Обов'язково роби рисунок у чернетці. Познач на ньому всі відомі величини, рівні сторони й кути, точку перетину діагоналей. Чернетку не перевіряють — зараховують лише відповідь, позначену в електронній формі тесту. Але добре виконаний рисунок допомагає не заплутатися в умові.
Якщо задача на логічні пари, спочатку знайди всі три величини окремо, а потім установлюй відповідність. Не намагайся вгадати за принципом «кожному числу — свій варіант» — у завданнях 16–18 два варіанти з п'яти зайві.
Тут зібрано відповіді на найпоширеніші запитання про паралелограм.
Чим властивість паралелограма відрізняється від його ознаки?
Властивість — це твердження про фігуру, яка вже є паралелограмом. Наприклад: «у паралелограмі протилежні сторони рівні». Ознака — це достатня умова: якщо в чотирикутнику виконується певна умова, то це паралелограм. Наприклад: «якщо в чотирикутнику дві протилежні сторони рівні й паралельні, то це паралелограм». Коротко: властивість — «якщо паралелограм, то …», ознака — «якщо …, то паралелограм».
Чи рівні діагоналі в будь-якому паралелограмі?
Ні. Діагоналі паралелограма рівні лише в одному окремому випадку — у прямокутнику. У звичайному паралелограмі діагоналі різної довжини. Так само діагоналі не перпендикулярні — вони перпендикулярні лише в ромбі.
Чому бісектриса кута паралелограма відтинає рівнобедрений трикутник?
Бісектриса кута A ділить ∠A навпіл: ∠BAK = ∠KAD. Оскільки BC ∥ AD, то ∠KAD = ∠BKA як різносторонні кути при січній AK. Отже, ∠BAK = ∠BKA, і трикутник ABK має два рівні кути при основі AK, тому він рівнобедрений: BK = AB.
Чи є прямокутник і ромб паралелограмами?
Так. І прямокутник, і ромб, і квадрат — окремі види паралелограма. Вони мають усі властивості паралелограма (протилежні сторони паралельні й рівні, протилежні кути рівні, діагоналі діляться навпіл), але додатково мають свої особливості: у прямокутника всі кути прямі, у ромба всі сторони рівні.
Як знайти четвертий кут чотирикутника, якщо відомі три?
Відніми суму трьох відомих кутів від 360°. Наприклад, кути 70°, 110° і 95°: 70° + 110° + 95° = 275°, четвертий кут: 360° − 275° = 85°. Не забудь перевірити, чи сума всіх чотирьох кутів справді дорівнює 360°.
Запам'ятай найважливіші факти з цього уроку.
Сума кутів чотирикутника — 360°. Не плутай із трикутником (180°). Діагональ ділить чотирикутник на два трикутники.
У паралелограмі протилежні сторони й кути рівні.
Сусідні кути паралелограма в сумі дають 180°. Використовуй це, коли один кут задано через інший.
Діагоналі точкою перетину діляться навпіл. Але в загальному випадку вони не рівні й не перпендикулярні.
Бісектриса кута відтинає рівнобедрений трикутник: BK = AB.
P = 2(a + b). Не забувай подвоювати суму сторін.
Ознаки паралелограма: пара рівних і паралельних сторін; дві пари рівних сторін; діагоналі діляться навпіл; попарна паралельність сторін (означення).
Хибні «ознаки»: одна пара паралельних сторін (трапеція); рівні діагоналі (рівнобічна трапеція).