Рассмотрим прямоугольный треугольник ABC, где угол B = 15 градусов, угол C = 90 градусов, и из вершины C проведены высота CH и медиана CM.
- Отношение CH : AB
Высота CH, проведённая из вершины прямого угла на гипотенузу AB, разделяет треугольник ABC на два прямоугольных треугольника: ACH и BCH. Эти треугольники подобны треугольнику ABC.
Рассмотрим треугольник ABC. Поскольку угол B = 15 градусов, угол A = 90 - 15 = 75 градусов.
Высота CH в прямоугольном треугольнике, проведенная к гипотенузе, может быть найдена через стороны треугольника ABC. Воспользуемся формулой высоты для прямоугольного треугольника:
[ CH = \frac{a \cdot b}{c} ]
где (a) и (b) - катеты, а (c) - гипотенуза.
Пусть (AC = a), (BC = b), (AB = c).
Известно, что в прямоугольном треугольнике:
[ \sin(15^\circ) = \frac{BC}{AB} ]
Обозначим:
[ BC = b ]
[ AB = c ]
Тогда:
[ \sin(15^\circ) = \frac{b}{c} ]
Отсюда:
[ b = c \cdot \sin(15^\circ) ]
Теперь используем формулу для высоты:
[ CH = \frac{a \cdot b}{c} = \frac{a \cdot (c \cdot \sin(15^\circ))}{c} = a \cdot \sin(15^\circ) ]
В прямоугольном треугольнике, коэффициент для соотношения можно найти через соотношение сторон и углы:
[ a = c \cdot \cos(15^\circ) ]
Тогда:
[ CH = (c \cdot \cos(15^\circ)) \cdot \sin(15^\circ) = c \cdot \cos(15^\circ) \cdot \sin(15^\circ) ]
Используем тождество:
[ \cos(15^\circ) = \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} ]
[ \sin(15^\circ) = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4} ]
Тогда:
[ CH = c \cdot \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} \cdot \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4} = c \cdot \frac{6 - 2}{16} = c \cdot \frac{4}{16} = c \cdot \frac{1}{4} ]
Итак, отношение CH : AB:
[ \frac{CH}{AB} = \frac{c \cdot \frac{1}{4}}{c} = \frac{1}{4} ]
- Отношение MH : BC
Медиана CM, проведенная к гипотенузе AB, делит её пополам. Точка M является серединой гипотенузы AB, следовательно, AM = MB = (\frac{AB}{2}).
Рассмотрим отрезок MH. Треугольник CHM является прямоугольным, где CH - высота, а HM - половина гипотенузы.
В треугольнике CHM:
[ CH = \frac{AB \cdot \sqrt{3}}{4} ]
[ HM = \frac{AB}{2} ]
Отношение MH : BC:
[ MH = \frac{AB}{2} ]
[ BC = AB \cdot \sin(15^\circ) ]
Тогда:
[ \frac{MH}{BC} = \frac{\frac{AB}{2}}{AB \cdot \sin(15^\circ)} = \frac{1}{2 \cdot \sin(15^\circ)} ]
Подставляем значение (\sin(15^\circ)):
[ \sin(15^\circ) = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4} ]
Итак:
[ \frac{MH}{BC} = \frac{1}{2 \cdot \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}} = \frac{1}{\frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{2}} = \frac{2}{\sqrt{6} - \sqrt{2}} ]
Умножим числитель и знаменатель на сопряжённое выражение ((\sqrt{6} + \sqrt{2})):
[ \frac{2(\sqrt{6} + \sqrt{2})}{6 - 2} = \frac{2(\sqrt{6} + \sqrt{2})}{4} = \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{2} ]
Таким образом, отношение MH : BC равно:
[ \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{2} ]