Подготовка к школе
1 класс
2 класс
3 класс
4 класс
5 класс
6 класс
7 класс
8 класс
9 класс
10 класс
11 класс
ОГЭ
ЕГЭ
Для всех
Назад

Длина отрезка. Равные отрезки. Середина отрезка. Расстояние между точками

Содержание

В 5 классе вы измеряли отрезки линейкой (урок «Отрезок, длина отрезка, треугольник»), а в уроке «Луч в геометрии» разобрали, чем луч отличается от отрезка. В этом уроке выясним, какие отрезки называют равными, что такое длина отрезка, середина отрезка и расстояние между точками. Все это объясняет одна модель: отрезок переводят на кальку, накладывают на другой отрезок и перегибают.

Вопрос для начала. Москва, Тверь и Бологое стоят на одной железной дороге. От Москвы до Твери по ней около 167 км, от Москвы до Бологого — около 330 км. Сколько километров по этой дороге от Твери до Бологого? Можно ли ответить, не глядя на карту? Запомните свой ответ — вернемся к нему в третьем разделе.

Как сравнить два отрезка, не измеряя их

На листе нарисованы отрезки $AB$ и $CD$. На глаз не всегда видно, какой из них длиннее. Переведем отрезок $AB$ на кальку и наложим на $CD$: точку $A$ — на точку $C$, а сам отрезок положим вдоль отрезка $CD$. Теперь посмотрим, куда попала точка $B$.

Две панели: калька с отрезком AB наложена на CD; слева B совпала с D — AB = CD, справа B легла внутрь CD — AB меньше CD
Два из трех исходов: совпали вторые концы — отрезки равны; второй конец лег внутрь — первый отрезок меньше

Возможны три исхода:

  • точка $B$ легла на точку $D$ — отрезки совпали целиком;
  • точка $B$ легла между $C$ и $D$ — отрезок $AB$ составляет только часть $CD$, значит, $AB$ меньше $CD$;
  • точка $B$ вышла за точку $D$ — отрезок $AB$ больше $CD$.

Определение

Равные фигуры — фигуры, которые можно совместить наложением. Отрезки, которые совпали при наложении, называют равными отрезками и пишут: $AB = CD$.

На чертеже равные отрезки отмечают одинаковым числом штрихов: один штрих — у одной пары равных отрезков, два штриха — у другой. Штрих ставят на том отрезке, о котором идет речь. Отрезок $AB$ и отрезок $BA$ — один и тот же отрезок, поэтому $AB = BA$.

Длина: сколько раз укладывается мерка

Наложение отвечает на вопрос, равны ли отрезки и какой из них больше. Но оно не говорит, на сколько больше. Чтобы получить число, нужна мерка — отрезок, принятый за единицу длины, например 1 см. Мерку откладывают вдоль отрезка подряд, конец к началу, и считают, сколько раз она уложилась.

Мерка 1 см уложена вдоль отрезка AB подряд 4 раза и еще половина мерки: AB = 4,5 см
Мерка 1 см уложилась 4 раза, и осталась половина мерки: $AB = 4{,}5$ см

На рисунке мерка 1 см уложилась в отрезке $AB$ четыре раза, и остался кусок, равный половине мерки. Значит, длина отрезка $AB$ равна $4 + 0{,}5 = 4{,}5$ см. Остаток меньше мерки измеряют более мелкой меркой: миллиметр — десятая часть сантиметра. Линейка устроена так же: на ней мерки уже уложены подряд и пронумерованы.

Мерка может быть и другой. Если мерка длиной 2 см уложилась 3 раза, то длина отрезка — 3 мерки, или $3 \cdot 2 = 6$ см: число мерок умножают на длину мерки.

Определение

Длина отрезка — число, которое показывает, сколько раз выбранная мерка (единица длины) укладывается в отрезке. Длина каждого отрезка больше нуля.

У равных отрезков длины равны, у большего отрезка длина больше.

Почему наложение и мерка дают один ответ? Если отрезки совпали при наложении, то мерка, уложенная в одном, ляжет и в другом точно так же — столько же раз. А если $AB$ при наложении лег внутрь $CD$, то в $CD$ поместятся все мерки отрезка $AB$ и еще кусок.

Пример 1

Сравните отрезки $KL = 35$ мм и $PQ = 3{,}4$ см.

Решение. Длины даны в разных единицах, поэтому сначала переведем их в одни: 1 см = 10 мм, значит, $PQ = 3{,}4 \cdot 10 = 34$ мм. Число 35 больше 34, поэтому $KL$ больше $PQ$. Проверка смыслом: если наложить $PQ$ на $KL$ конец к концу, точка $Q$ ляжет внутрь $KL$ и не дойдет до точки $L$ на 1 мм.

Ответ: $KL$ больше $PQ$.

Когда длины складываются, а когда вычитаются

Отметим на отрезке $AB$ точку $C$. Она делит $AB$ на два отрезка — $AC$ и $CB$, приложенных друг к другу концом к концу. Мерки, уложенные в $AC$, и мерки, уложенные в $CB$, вместе заполняют весь отрезок $AB$ подряд, без пропусков и наложений. Поэтому длины частей складываются.

Свойство

Если точка $C$ лежит на отрезке $AB$, то длина отрезка $AB$ равна сумме длин отрезков $AC$ и $CB$:

$$AB = AC + CB$$

Отсюда часть находят вычитанием: $CB = AB-AC$.

Пример 2

Точка $C$ лежит на отрезке $AB$, $AB = 12$ см, $CB = 4{,}5$ см. Найдите $AC$.

Решение. Точка $C$ лежит на отрезке $AB$, поэтому $AB = AC + CB$. Значит, $AC = AB-CB = 12-4{,}5 = 7{,}5$ см. Проверка: $7{,}5 + 4{,}5 = 12$.

Ответ: 7,5 см.

Вернемся к вопросу из начала урока. От Москвы до Твери около 167 км, до Бологого — около 330 км. Если не смотреть на карту, возможны два случая. Если Тверь лежит между Москвой и Бологим, путь от Москвы до Бологого состоит из двух частей, и от Твери до Бологого $330-167 = 163$ км. Если бы Тверь и Бологое стояли по разные стороны от Москвы, ответ был бы $330 + 167 = 497$ км.

Схема железной дороги Москва — Тверь — Бологое — Санкт-Петербург: Москва — Тверь 167 км, Москва — Бологое 330 км, значит, Тверь — Бологое 330 − 167 = 163 км
Тверь лежит между Москвой и Бологим, поэтому от Твери до Бологого около $330-167 = 163$ км

На самом деле Тверь — на пути из Москвы в Бологое, поэтому ответ — около 163 км. Дорога не прямая, но длины ее участков складываются так же, как длины частей отрезка.

Так же и с точками на прямой. Если известно только, что точки $A$, $B$ и $C$ лежат на одной прямой, нужно выяснить, какая из них может лежать между двумя другими.

Две панели: точки A, B, C на прямой, AB = 9, BC = 4; если B между A и C, AC = 13, если C между A и B, AC = 5
$B$ между $A$ и $C$: $AC = AB + BC = 13$; $C$ между $A$ и $B$: $AC = AB-BC = 5$

Ошибка

Задача: точки $A$, $B$ и $C$ лежат на одной прямой, $AB = 9$, $BC = 4$. Найдите $AC$. Решавр сразу пишет: $AC = 9 + 4 = 13$.

Проверим на чертеже. Поставим точку $C$ между $A$ и $B$ — условие выполняется: $AB = 9$, $BC = 4$. Но теперь $AC = AB-BC = 9-4 = 5$, а не 13.

Где сломалось рассуждение: сложение $AC = AB + BC$ верно, только если точка $B$ лежит между $A$ и $C$ — тогда отрезки $AB$ и $BC$ приложены концом к концу и вместе составляют $AC$. В условии этого нет. Третий случай — $A$ между $B$ и $C$ — здесь невозможен: тогда было бы $BC = BA + AC$, то есть $BC$ больше 9. Ответ: $AC = 13$ или $AC = 5$.

Важно

Если в задаче сказано только «точки лежат на одной прямой», нарисуйте все возможные расположения: какая точка лежит между двумя другими. Если подходят оба рисунка, в ответе указывают оба значения.

Середина: перегнули — и концы совпали

Как найти точку, которая делит отрезок $AB$ пополам, без линейки? Перегнем кальку с отрезком так, чтобы точка $A$ легла точно на точку $B$. Линия сгиба пересечет отрезок в точке $M$. Отрезки $AM$ и $MB$ при этом наложились друг на друга и совпали — значит, они равны.

Перегибание кальки по прямой через точку M: точка A ложится на точку B, отрезки AM и MB совпадают, M — середина отрезка AB
При перегибе точка $A$ легла на $B$: отрезки $AM$ и $MB$ совпали, $M$ — середина отрезка $AB$

Определение

Середина отрезка — точка отрезка, которая делит его на два равных отрезка.

Если $M$ — середина отрезка $AB$, то $AM = MB = AB : 2$ и $AB = 2 \cdot AM$.

Почему $AM = AB : 2$? Точка $M$ лежит на отрезке $AB$, поэтому $AM + MB = AB$. Части равны, значит, каждая — половина $AB$. На клетчатой бумаге середину отрезка, проведенного по линии сетки, находят счетом клеток: отрезок длиной 10 клеток сгибается пополам по линии сетки, которая отсекает пять клеток от точки $A$ и пять клеток от точки $B$.

Отрезок AB длиной 10 клеток на клетчатом поле: середина M — через 5 клеток от A и от B, сгиб проходит по линии сетки через M
$AB$ — 10 клеток, середина $M$ — на 5 клеток от точки $A$ и от точки $B$

Пример 3

От Москвы до Бологого по железной дороге около 330 км, от Бологого до Санкт-Петербурга — около 319 км. Найдется ли середина пути от Москвы до Санкт-Петербурга в Бологом?

Решение. Бологое лежит на дороге между Москвой и Санкт-Петербургом, поэтому длина всего пути — $330 + 319 = 649$ км. Середина пути — на расстоянии $649 : 2 = 324{,}5$ км от Москвы. Бологое — в 330 км от Москвы, то есть на $330-324{,}5 = 5{,}5$ км дальше середины.

Ответ: нет, середина пути — примерно в 5,5 км от Бологого в сторону Москвы.

Точка M над отрезком AB равноудалена от A и B (AM = MB = 5), но не лежит на отрезке AB = 8; сгиб пересекает отрезок в его середине, поэтому M — не середина
$AM = MB = 5$, но $AM + MB = 10 \ne 8$: точка $M$ не лежит на отрезке $AB$ и серединой не является

Ошибка

Решавр рассуждает: «$AM = MB = 5$ см, значит, $M$ — середина отрезка $AB$». Известно еще, что $AB = 8$ см.

Проверим на числах. Если бы точка $M$ лежала на отрезке $AB$, по свойству длины было бы $AM + MB = AB$. Но $5 + 5 = 10 \ne 8$. Значит, $M$ не лежит на отрезке $AB$ — она, например, над ним, как на рисунке.

Где сломалось рассуждение: в определении середины два условия — точка лежит на отрезке и делит его на равные части. Равенство $AM = MB$ — только второе условие. Перегните кальку так, чтобы $A$ легла на $B$: точка $M$ над отрезком попадет на линию сгиба, но середина отрезка — одна, это точка пересечения сгиба с отрезком.

Расстояние между точками — это длина отрезка

Из дома в школу ведут разные пути разной длины. В геометрии расстояние между двумя точками одно — длина отрезка, который их соединяет.

Определение

Расстояние между точками $A$ и $B$ — длина отрезка $AB$.

Расстояние от $A$ до $B$ равно расстоянию от $B$ до $A$: $AB = BA$. Расстояние между различными точками больше нуля, расстояние от точки до нее самой считают равным нулю.

На клетчатой бумаге расстояние между точками на одной горизонтали или вертикали считают по клеткам: сколько сторон клеток уложилось между точками. Сторона клетки здесь — мерка. Считать нужно клетки, а не линии сетки: от линии 0 до линии 3 — три клетки, хотя линий четыре.

С расстояниями решают задачи-цепочки: сначала находят середины, потом расстояние между ними.

Пример 4

Точка $B$ лежит на отрезке $AC$, $AB = 10$ см, $BC = 4$ см. Точка $M$ — середина $AB$, точка $N$ — середина $BC$. Найдите расстояние между точками $M$ и $N$.

Решение. $MB = 10 : 2 = 5$ см, $BN = 4 : 2 = 2$ см. Точка $B$ лежит между $M$ и $N$, поэтому $MN = MB + BN = 5 + 2 = 7$ см. Проверка: $AC = 10 + 4 = 14$ см, и $MN = 7$ см — ровно половина $AC$.

Ответ: 7 см.

Отрезок AC с точкой B, AB = 10, BC = 4; M и N — середины AB и BC, MN = 5 + 2 = 7, то есть половина AC
$MN = MB + BN$ — половина $AB$ и половина $BC$, вместе половина $AC$

Повышенная сложность: почему расстояние между серединами — половина всего отрезка

Скрыть

Если точка $B$ лежит на отрезке $AC$, то $MN = MB + BN = AB : 2 + BC : 2 = (AB + BC) : 2 = AC : 2$. Ответ не зависит от того, где на отрезке $AC$ стоит точка $B$.

Если же известно только, что точки лежат на одной прямой, снова возможны два случая. Пусть $AB = 10$ см, $BC = 4$ см и точка $C$ лежит между $A$ и $B$. Тогда $AC = 10-4 = 6$ см, $MB = 5$ см, $NB = 2$ см, обе точки $M$ и $N$ — по одну сторону от $B$, и $MN = 5-2 = 3$ см. Это снова половина $AC$.

Вывод

Отрезки сравнивают наложением, а число — длину — дает мерка, уложенная подряд. Части отрезка приложены друг к другу концом к концу, поэтому их длины складываются; а если точки просто лежат на одной прямой, сначала выясните, какая из них между двумя другими, — ответов может быть два. Середина — это место сгиба, при котором конец лег на конец, и точка обязательно лежит на отрезке. Наложение понадобится уже в следующем уроке «Угол. Развернутый угол. Сравнение углов. Биссектриса»: углы сравнивают так же, как отрезки. А с правилами этого урока решают задачи на клетчатой бумаге из ОГЭ и ВПР и считают расстояния по одной дороге, как между Тверью и Бологим.

Как быстро вспомнить главное — по таблице.

ВопросЧто делаем с калькой или меркойЗапись
Равны ли отрезки?Накладываем конец на конец и смотрим на второй конец$AB = CD$, одинаковые штрихи
Какова длина?Укладываем мерку подряд и считаем$AB = 4{,}5$ см
Точка $C$ на отрезке $AB$Части приложены концом к концу$AB = AC + CB$
Три точки на одной прямойРисуем все расположенияСумма или разность
Где середина?Перегибаем так, чтобы $A$ легла на $B$$AM = MB = AB : 2$, $M$ на $AB$
Каково расстояние?Измеряем отрезок между точками$AB = BA$

Часто задаваемые вопросы

Чем отрезок отличается от его длины?

Отрезок — фигура, а длина — число. Записывают их одинаково, $AB$, а смысл ясен из текста: «отрезок $AB$ лежит на прямой $a$» — это о фигуре, «$AB = 5$ см» — о длине.

Зачем наложение, если есть линейка?

Линейка — тоже наложение: на ней мерки уже уложены подряд. Наложение нужно, чтобы понять, что значит «равны»: так же сравнивают углы и многоугольники, у которых длины нет.

Как переводить единицы длины?

1 см = 10 мм, 1 дм = 10 см, 1 м = 100 см, 1 км = 1000 м. Перед тем как складывать, вычитать или сравнивать длины, переведите их в одни единицы: 12 см и $1{,}2$ дм — это одна и та же длина.

Может ли у отрезка быть две середины?

Нет. Середина $M$ лежит на отрезке на расстоянии $AB : 2$ от точки $A$, а на отрезке $AB$ такая точка одна. Перегибание дает тот же ответ: сгиб, при котором $A$ ложится на $B$, пересекает отрезок в одной точке.

Почему у задачи может быть два ответа?

Если условие не говорит, какая точка лежит между двумя другими, к нему подходят два разных рисунка. Каждый дает свой ответ, и оба верны. Полный ответ — оба значения, например «13 или 5».

Награды за урок
5
5
1
Количество опыта, полученного за урок 5
Ускорьте прогресс с полным доступом

Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.

  • Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
  • Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
  • Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Не потеряйте прогресс!

Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:

  • Отслеживайте прогресс освоения тем
  • Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
  • Проводите работу над ошибками после занятий

Проверим знания по теме?

Пройти тест
Спросить Зави Спросить Зави
Получить ещё подсказку

Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

Верно! Посмотрите пошаговое решение

Предложить улучшение