Главная → Статьи → Смежные и вертикальные углы: свойства, формулы и примеры

Смежные и вертикальные углы: свойства, формулы и примеры

Когда на чертеже пересекаются две прямые, сразу образуется четыре угла — и в задачах про них постоянно путают, какие из них равны, а какие в сумме дают развёрнутый угол. На самом деле правило простое: смежные углы дополняют друг друга до 180°, а вертикальные всегда равны. Эти два свойства — одни из самых часто используемых фактов школьной геометрии: на них опирается доказательство признаков параллельности прямых, свойств треугольников и многих задач на вычисление углов. В этой статье разберём оба понятия, докажем оба свойства и решим несколько типичных задач.

Определение смежных углов

Два угла называются смежными, если у них общая вершина и одна общая сторона, а две другие стороны образуют прямую (развёрнутый угол в 180°). Проще говоря, смежные углы получаются, когда один луч делит развёрнутый угол на две части.

\angle 1 + \angle 2 = 180°
сумма смежных углов всегда равна 180°

Определение вертикальных углов

Два угла называются вертикальными, если стороны одного угла являются продолжением сторон другого за вершину. Вертикальные углы образуются при пересечении двух прямых: из четырёх углов, которые при этом получаются, противоположные друг другу (не соседние) — вертикальные.

\angle 1 = \angle 3, \quad \angle 2 = \angle 4
вертикальные углы равны друг другу

Почему это верно: доказательство

Оба свойства выводятся из одного факта: развёрнутый угол равен 180°.

Возьмём прямую и точку на ней, через которую проходит ещё один луч, делящий развёрнутый угол на два угла — $\angle 1$ и $\angle 2$. По определению развёрнутого угла:

\angle 1 + \angle 2 = 180°
сумма смежных углов — это и есть развёрнутый угол, разделённый на две части

Отсюда прямо следует свойство смежных углов: зная один из них, второй всегда находится вычитанием из 180°.

Теперь возьмём две пересекающиеся прямые. В точке пересечения образуется четыре угла: $\angle 1$, $\angle 2$, $\angle 3$, $\angle 4$ по порядку. Угол $\angle 1$ смежный одновременно с $\angle 2$ и с $\angle 4$ (у каждой пары общая сторона), поэтому:

\angle 1 + \angle 2 = 180°, \qquad \angle 1 + \angle 4 = 180°
угол 1 смежный и с углом 2, и с углом 4

Из двух этих равенств следует $\angle 2 = 180° - \angle 1 = \angle 4$. То есть углы 2 и 4, стоящие по разные стороны от общей вершины, равны между собой — это и есть вертикальные углы. Точно так же доказывается, что $\angle 1 = \angle 3$.

Как быстро отличить смежные от вертикальных на чертеже

Смежные углы стоят «рядом» и вместе образуют прямую линию — их можно представить как одну полоску, разрезанную лучом на две части. Вертикальные углы стоят «напротив» друг друга через точку пересечения, как два противоположных кусочка креста. Если угол и его пара образуют прямую линию — они смежные и в сумме 180°. Если угол и его пара — противоположные «лепестки» одного пересечения — они вертикальные и равны.

Пример 1: найти смежный угол

Один из смежных углов равен 37°. Найдём второй.
Сумма смежных углов равна 180°, поэтому:
$\angle 2 = 180° - 37° = 143°$.

Пример 2: найти все четыре угла при пересечении прямых

Две прямые пересекаются, и один из образовавшихся углов равен 52°. Найдём остальные три угла.
Угол, вертикальный данному, тоже равен 52° (вертикальные углы равны).
Два оставшихся угла смежны с данным, поэтому каждый из них равен $180° - 52° = 128°$, и они также вертикальны друг другу.
Ответ: 52°, 128°, 52°, 128° по кругу.

Пример 3: уравнение из соотношения смежных углов

Один из смежных углов на 48° больше другого. Найдём оба угла.
Пусть меньший угол равен $x$, тогда больший равен $x + 48°$. Так как углы смежные, их сумма равна 180°:
$x + (x + 48°) = 180°$
$2x = 132°$
$x = 66°$.
Ответ: углы равны 66° и 114°. Проверка: $66° + 114° = 180°$ — верно.

Пример 4: три прямые через одну точку

Через одну точку проходят три прямые, которые делят плоскость на шесть углов. Известно, что один из углов равен 40°, а соседний с ним — 75°. Найдём третий угол из той же полуплоскости (их сумма с первыми двумя равна 180°, так как вместе они образуют развёрнутый угол).
Три соседних угла, идущие подряд от одного луча до противоположного, в сумме составляют развёрнутый угол 180°:
$40° + 75° + \angle x = 180°$
$\angle x = 180° - 115° = 65°$.
Остальные три угла по другую сторону точки пересечения — вертикальные к найденным, поэтому они равны тем же 40°, 75° и 65° соответственно.

Частая ошибка

Самая частая путаница — спутать смежные и вертикальные углы и вместо вычитания из 180° написать равенство (или наоборот). Чтобы не ошибиться: если у углов общая сторона и они вместе образуют прямую линию — это смежные, сумма 180°. Если общей стороны нет, а стороны одного угла — продолжение сторон другого за вершину — это вертикальные, они равны. Вторая ошибка — считать смежными любые два угла с общей вершиной: соседство по вершине без общей стороны и без прямой линии ничего не доказывает.

Частые вопросы

Может ли угол быть одновременно смежным и вертикальным другому углу? Нет. У смежных углов обязательно есть общая сторона, а у вертикальных — нет (их стороны — продолжения друг друга за вершину, не общая сторона). Это два разных вида пар углов для одной и той же точки пересечения.

Сколько пар смежных и вертикальных углов образуют две пересекающиеся прямые? При пересечении двух прямых получается четыре угла и четыре пары смежных углов (каждый угол смежен с двумя соседними), а также две пары вертикальных углов — противоположные углы.

Верно ли, что смежные углы всегда разные по величине? Нет, не обязательно: если оба смежных угла равны 90°, то оба они прямые. Это частный случай, когда прямые пересекаются под прямым углом — тогда все четыре угла при пересечении равны по 90°.

Работает ли свойство вертикальных углов для любых двух прямых, не только перпендикулярных? Да, свойство верно всегда, независимо от того, под каким углом пересекаются прямые. Равенство вертикальных углов — это следствие того, что развёрнутый угол равен 180°, а не особенность какого-то конкретного угла пересечения.

Зачем вообще нужны эти свойства, если сам угол пересечения уже известен? В задачах почти никогда не дают сразу все углы — обычно известен один угол, а остальные нужно получить вычислением. Смежные и вертикальные углы позволяют найти любой из четырёх углов при пересечении, зная только один из них, без дополнительных измерений. Это же рассуждение используют при доказательстве признаков параллельности прямых: там именно через смежные и вертикальные углы одно равенство углов переводится в другое.

Задачи для самопроверки

Задачи

Задача 1: Один из смежных углов равен 115°. Найдите второй.

Сумма смежных углов равна 180°: $180° - 115° = 65°$.
Ответ: 65°.

Задача 2: При пересечении двух прямых один из углов равен 78°. Найдите угол, вертикальный ему.

Вертикальные углы равны, поэтому ответ тот же — 78°.

Задача 3: Два смежных угла равны между собой. Чему равен каждый из них?

Если смежные углы равны, то каждый равен половине суммы: $180° : 2 = 90°$.
Ответ: по 90° (прямые перпендикулярны).

Задача 4: Один из смежных углов в 3 раза больше другого. Найдите оба угла.

Пусть меньший угол $x$, больший $3x$. Сумма смежных углов равна 180°:
$x + 3x = 180°$
$4x = 180°$
$x = 45°$.
Ответ: 45° и 135°.

Задача 5: При пересечении двух прямых образовались углы $(2x + 15°)$ и $(3x - 5°)$, которые являются вертикальными. Найдите $x$ и величину этих углов.

Вертикальные углы равны, поэтому:
$2x + 15° = 3x - 5°$
$20° = x$
$x = 20°$.
Угол: $2 \cdot 20° + 15° = 55°$. Проверка: $3 \cdot 20° - 5° = 55°$ — верно.
Ответ: x = 20°, угол равен 55°.

Главное запомнить

  • Смежные углы имеют общую сторону, а две другие стороны образуют прямую — их сумма всегда равна 180°
  • Вертикальные углы образуются продолжением сторон друг друга за вершину — они всегда равны
  • При пересечении двух прямых получаются две пары вертикальных углов и четыре пары смежных
  • Оба свойства — следствие того, что развёрнутый угол равен 180°

Что почитать дальше

Разобрать задачи по теме с AI-репетитором можно в Telegram-боте.

Остались вопросы?

AI-тьютор объяснит любую тему и поможет с задачами

Спросить бота
Есть вопрос? Спроси бота!