Δίνεται ισοσκελές τρίγωνο
και το ύψος του
. Στο
θεωρούμε σημείο
τέτοιο ώστε
.Έστω ότι
είναι το σημείο τομής της
με την
. Φέρνουμε την κάθετη
στην
η οποία τέμνει την πλευρά
στο
.α) Να αποδείξετε ότι:
i)Τα τρίγωνα
και
είναι ίσα. (Μονάδες 6)ii)
(Μονάδες 6)iii) Η ευθεία
είναι μεσοκάθετος του τμήματος
. (Μονάδες 6)β) Ποιο από τα σημεία του σχήματος είναι το ορθόκεντρο του τριγώνου
; Να διακιολογήσετε την απάντησή σας. (Μονάδες 7)Λύση:
α. i) Τα τρίγωνα
και
είναι ίσα, επειδή είναι ορθογώνια και έχουν
(από υπόθεση) και
(ως κατακορυφήν).α. ii) Από την ισότητα των τριγώνων του ερωτήματος (α. i), προκύπτει ότι
. Άρα η
είναι διχοτόμος της γωνίας
( Το σημείο
ισαπέχει από τις πλευρές της). Επομένως τα ορθογώνια τρίγωνα
και
είναι ίσα (έχουν κοινή υποτείνουσα και
). Άρα
.α. iii) Από την ισότητα των τριγώνων του ερωτήματος (α. i), έχουμε ακόμα
.
, οπότε το τρίγωνο
είναι ισοσκελές. Άρα η
που διχοτομεί τη γωνία
, θα είναι μεσοκάθετος της
.β) Στο τρίγωνο
, τα ύψη
τέμνονται στο σημείο
, που είναι και το ορθόκεντρο του τριγώνου.
άρα το τρίγωνο
είναι ισοσκελές , συνεπώς
.
είναι παράλληλα και τέμνονται από την
, άρα οι γωνίες
είναι ίσες μεταξύ τους ως εντός εναλλάξ. Από τα προηγούμενα προκύπτει ότι
που οδηγεί στο συμπέρασμα.
και ακτίνα
, έστω
το σημείο τομής του με την πλευρά
, θα δείξουμε ότι το τετράπλευρο
είναι ρόμβος.
και
παράλληλα, επιπλέον
,συνεπώς είναι ίσα , δείξαμε έτσι ότι το τετράπλευρο
θα είναι ίσες ,άρα ισχύει: 
είναι ισόπλευρο. Πράγματι είναι ισοσκελές καθώς:
, οι γωνίες
είναι ίσες ως απέναντι γωνίες παραλληλογράμμου και η
είναι παραπληρωματική της
, συνεπώς το ισοσκελές τρίγωνο με γωνίες βάσεων 



. Έστω
η εξωτερική διχοτόμος της γωνίας 
, όπου
και
παριστάνουν τις εξωτερικές γωνίες των
αντίστοιχα. (Μονάδες
)
(προς το μέρος του Β) σε σημείο
.(Μονάδες
)
και
, να αποδείξετε ότι
(Μονάδες
)
και
.Άρα:
άρα
οπότε απο το α) ερώτημα θα ισχύει:
που τέμνονται από την
άρα τέμνονται προς το μέρος της τέμνουσας που βρίσκονται οι γωνίες.
επειδή 

οπότε απο τις δυο τελευταίες σχέσεις έχουμε:
και 
και
. Τότε
.
είναι:
μέσα των πλευρών του
αντιστοίχως. Άρα:
, επομένως
παραλληλόγραμμο.
ρόμβος.
τετράγωνο.
( & ύψος του ορθογωνίου και ισοσκελούς τριγώνου
.
ενώνει τα μέσα των πλευρών
του ορθογωνίου τριγ.
.
.
ομοίως
παραλληλόγραμμο.
είναι ορθογώνιο με:
ό.έ.δ.
θα είναι και
συνεπώς το τετράπλευρο
έχει δύο απέναντι πλευρές ίσες και παράλληλες και επομένως είναι παραλληλόγραμμο. Άμεση συνέπεια:
θα είναι :
και λόγω της
( προηγούμενο ερώτημα)
. Επίσης από την υπόθεση
. Δηλαδή το τρίγωνο
έχει και τις τρεις πλευρές
.
είναι διάμεσος γιατί οι διαγώνιοι του ορθογωνίου
διχοτομούνται . Έτσι όμως το
είναι το ορθόκεντερό
ο φορές του τρίτου ύψους του και άρα
.
δεν είναι πάντα τραπέζιο.
. Αλλιώς η ευθεία
και
το ύψος του στην πλευρά
.
. Στην προέκταση του
θεωρούμε τμήμα
.
ρόμβος.
είναι ισοσκελές.
είναι μεσοκάθετος του
, έτσι
οπότε το τρίγωνο
οπότε το
. Τα σημεία
αντίστοιχα. Από το
κάθετη στην προέκταση της 
είναι ρόμβος. (Μονάδες 8)
είναι ισοσκελές. (Μονάδες 9)
είναι διχοτόμος της γωνίας
. (Μονάδες 8)
. Άρα το τετράπλευρο
η
είναι η διάμεσος που αντιστοιχεί στην υποτείνουσα, οπότε
. Άρα, τρίγωνο
.
(ως εντός εναλλάξ των παραλλήλων
που τέμνονται από την
)
, δηλαδή το τμήμα
ίση με
και γωνία
είναι ίση με
.
προς το
.
που την τέμνει στο σημείο
.
είναι ίση με
.
είναι ισοσκελές.
.
.
ως παραπληρωματική της
.
άρα το τρίγωνο
και η διάμεσός του
είναι
είναι ορθογώνιο αφού η διάμεσος του ισούται με το μισό της αντίστοιχής πλευράς, με υποτείνουσα
, οπότε
και
είναι ίσα αφού έχουν:
και
άρα είναι και
. Έστω ότι
και
.
. (Μονάδες 5)
είναι ορθογώνιο. (Μονάδες 6)
και
είναι ίσα. (Μονάδες 6)
είναι η προβολή του
. (Μονάδες 8)
. Αλλά
, οπότε είναι ισόπλευρο και έχει όλες τις γωνίες του ίσες με
.
, δηλαδή η διάμεσος του τριγώνου 
και
, οπότε τα τρίγωνα
είναι και διάμεσος. Οπότε: 
τα μέσα των πλευρών
αντιστοίχως, τότε:
. ii.
.
, να αποδείξετε ότι
.
είναι διάμεσοι στις υποτείνουσες των ορθογωνίων τριγώνων
και
αντίστοιχα, οπότε:
και
δηλαδή τα τρίγωνα
και
είναι ισοσκελή, οπότε:
και 
ενώνει τα μέσα δύο πλευρών του τριγώνου
, έτσι:

) 

, έχουμε και
αφού
και
. Όμως οι
δεν είναι παράλληλες διότι αν ήταν το τετράπλευρο
θα ήταν παραλληλόγραμμο άρα
. Άτοπο. Επομένως το τετράπλευρο
θα είναι τραπέζιο.
και
συνεπώς το
είναι διάμεσος και επομένως
.
.
. 
αφού
μέσο της
ως κατακορυφήν
. Συνεπώς το τετράπλευρο
είναι παραλληλόγραμμο. Οπότε οι διαγώνιοι του
διχοτομούνται και επομένως είναι
. Οπότε το μέσο της
είναι το μέσο της
ταυτίζονται.