直角三角形的高

📘 几何图形初步·
⭐⭐⭐

🎯 学习目标

  • 理解直角三角形高的定义及其几何意义
  • 掌握利用面积法求直角三角形斜边上的高
  • 能够灵活运用勾股定理与高之间的关系解决实际问题

📚 核心概念

在直角三角形中,是指从一个顶点向对边(或其延长线)作垂线所得的线段。由于直角三角形有一个90°的角,因此它有三条高:

  • 从直角顶点向斜边作的高(这是最常考察的);
  • 两条直角边本身就是另外两个顶点对应的高。

特别地,设直角三角形的两条直角边分别为 aabb,斜边为 cc,斜边上的高为 hh。我们可以用面积法来求 hh

三角形的面积可以用两种方式表示:

  1. 用直角边计算:S=12abS = \frac{1}{2}ab
  2. 用斜边和其上的高计算:S=12chS = \frac{1}{2}ch

令两者相等,得:

12ab=12chh=abc\frac{1}{2}ab = \frac{1}{2}ch \quad \Rightarrow \quad h = \frac{ab}{c}

这个公式非常实用,尤其在已知三边或两边时快速求高。同时,结合勾股定理 a2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2,可以解决更复杂的问题。

📝 关键公式

  • 面积法求斜边上的高:若直角边为 a,ba, b,斜边为 cc,则高 h=abch = \dfrac{ab}{c}

    • 示例:a=3a=3, b=4b=4, 则 c=5c=5,所以 h=3×45=125=2.4h = \dfrac{3 \times 4}{5} = \dfrac{12}{5} = 2.4
  • 勾股定理a2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2(用于先求斜边)。

    • 示例:已知 a=6a=6, b=8b=8,则 c=62+82=100=10c = \sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{100} = 10
  • 直角边即为高:在直角三角形中,直角边 aa 是顶点 BB 到边 ACAC 的高(假设 C=90\angle C = 90^\circ)。

💡 经典例题

例题1(基础):已知直角三角形的两条直角边分别为6 cm和8 cm,求斜边上的高。

  1. 先用勾股定理求斜边 cc
c=62+82=36+64=100=10 cm c = \sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{36 + 64} = \sqrt{100} = 10 \text{ cm}
  1. 再用面积法求高 hh
h=abc=6×810=4810=4.8 cm h = \frac{ab}{c} = \frac{6 \times 8}{10} = \frac{48}{10} = 4.8 \text{ cm}

答:斜边上的高是4.8 cm。


例题2(进阶):在Rt△ABC中,∠C = 90°,斜边AB = 13 cm,斜边上的高CD = 60/13 cm。求两条直角边AC和BC的长。

  1. AC=bAC = bBC=aBC = a,则由面积法:
12ab=12136013=1260=30\frac{1}{2}ab = \frac{1}{2} \cdot 13 \cdot \frac{60}{13} = \frac{1}{2} \cdot 60 = 30

所以 ab=60ab = 60。 2. 又由勾股定理:a2+b2=132=169a^2 + b^2 = 13^2 = 169。 3. 联立:

{a2+b2=169ab=60\begin{cases} a^2 + b^2 = 169 \\ ab = 60 \end{cases}

注意 (a+b)2=a2+2ab+b2=169+120=289a+b=17(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 = 169 + 120 = 289 \Rightarrow a + b = 17(ab)2=a22ab+b2=169120=49ab=7(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2 = 169 - 120 = 49 \Rightarrow |a - b| = 7。 4. 解得两数为5和12(因为和为17,差为7)。 答:两条直角边分别为5 cm和12 cm。

⚠️ 易错点

  • 误认为高一定在三角形内部:实际上,在钝角三角形中高可能在外部,但在直角三角形中,三条高都在边上或内部(斜边上的高在内部,直角边本身就是高)。

  • 混淆哪条边对应哪个高:要明确“高是相对于某条边而言的”。例如,斜边上的高是从直角顶点引出的,不是从锐角顶点。

  • 忘记先求斜边就直接套公式:使用 h=abch = \frac{ab}{c} 前必须知道 cc,若只给两条直角边,需先用勾股定理求 cc

  • 面积计算错误:注意面积公式是 12××\frac{1}{2} \times \text{底} \times \text{高},漏掉 12\frac{1}{2} 会导致结果翻倍。

  • 单位不统一或忽略单位:题目中若有单位(如cm、m),答案必须带单位,且计算前确保单位一致。

💡 例题

1

如图所示,△ABC为直角三角形,∠A为直角,AB=8 cm,AC=6 cm。点D是BC上的一点,使得AD垂直于BC。求线段AD的长度(保留一位小数)。

解:

  1. 先求出斜边BC的长度:BC=AB2+AC2=82+62=64+36=100=10BC=\sqrt{AB^2+AC^2}=\sqrt{8^2+6^2}=\sqrt{64+36}=\sqrt{100}=10 cm。
  2. 在直角三角形中,高AD满足关系式:AD=AB×ACBCAD=\frac{AB\times AC}{BC}。这是因为△ABD、△ADC与原三角形相似。
  3. 代入已知数值,得到AD=8×610=4810=4.8AD=\frac{8\times6}{10}=\frac{48}{10}=4.8 cm。
  4. 所求的AD长度为4.8 cm(保留一位小数)。