Strona głównaGeometriaTrójkąt równoramienny

Trójkąt równoramienny

Trójkąt równoramienny to trójkąt, który ma co najmniej dwa boki równej długości. Te dwa boki nazywamy ramionami, a trzeci — podstawą. Z tej jednej własności wynika cała reszta: równe kąty przy podstawie, jedna oś symetrii i to, że wysokość poprowadzona na podstawę dzieli figurę na dwa przystające trójkąty prostokątne. Właśnie ta wysokość jest kluczem do wszystkich wzorów na tej stronie.

Dział: GeometriaPoziom: klasy 4–8

1Definicja, oznaczenia i jedna oś symetrii

Przyjmijmy oznaczenia, które będą obowiązywać w całym tekście: rr — długość ramienia, aa — długość podstawy, hh — wysokość poprowadzona na podstawę, α\alpha — kąt przy podstawie, β\beta — kąt przy wierzchołku (między ramionami).

Sformułowanie „co najmniej dwa boki równe” jest celowe: oznacza, że trójkąt równoboczny jest szczególnym przypadkiem równoramiennego. Ma trzy równe boki, więc warunek spełnia z nawiązką — i wszystkie wzory z tej strony działają dla niego, gdy podstawimy a=ra = r.

Jedna oś symetrii — i tylko jedna

Osią symetrii jest prosta zawierająca wysokość poprowadzoną na podstawę. Ta jedna wysokość jest jednocześnie środkową i dwusieczną kąta przy wierzchołku — trzy odcinki w jednym.

Pozostałe dwie wysokości (te opuszczone na ramiona) nie są osiami symetrii i nie pokrywają się ze środkowymi. To częsty fałszywy trop przeniesiony z trójkąta równobocznego, gdzie osie są trzy i wszystkie trzy odcinki pokrywają się z każdego wierzchołka.

Wyjątek jest jeden i to ten sam co zawsze: w trójkącie równobocznym, który jest szczególnym równoramiennym, osie symetrii są trzy.

Z symetrii wynika twierdzenie o kątach przy podstawie: α1=α2\alpha_1 = \alpha_2. Działa ono także w drugą stronę — jeśli w trójkącie dwa kąty są równe, to leżące naprzeciw nich boki też są równe, czyli trójkąt jest równoramienny. Tego twierdzenia odwrotnego używa się w zadaniach dowodowych częściej niż samego twierdzenia.

2Komplet wzorów

Wszystkie wielkości wyliczamy z pary (r,a)(r, a) — długości ramienia i podstawy. Punktem wyjścia jest wysokość, bo wchodzi do większości pozostałych wzorów.

wielkośćwzórskąd się bierze
obwódOb=2r+aOb = 2r + adwa ramiona i podstawa
ramię z obwodur=Oba2r = \dfrac{Ob - a}{2}przekształcenie wzoru wyżej
podstawa z obwodua=Ob2ra = Ob - 2rto samo w drugą stronę
wysokość na podstawęh=r2a24h = \sqrt{r^2 - \dfrac{a^2}{4}}Pitagoras w połówce trójkąta
pole (z wysokości)P=ah2P = \dfrac{a \cdot h}{2}wzór ogólny na pole trójkąta
pole (z boków)P=a44r2a2P = \dfrac{a}{4}\sqrt{4r^2 - a^2}po wstawieniu hh do wzoru wyżej
kąt przy wierzchołkuβ=1802α\beta = 180^\circ - 2\alphasuma kątów trójkąta
kąt przy podstawieα=180β2\alpha = \dfrac{180^\circ - \beta}{2}to samo przekształcone
promień okręgu opisanegoR=r22hR = \dfrac{r^2}{2h}ze wzoru R=abc4PR = \dfrac{abc}{4P} dla boków r,r,ar, r, a
promień okręgu wpisanegoϱ=ah2r+a\varrho = \dfrac{a \cdot h}{2r + a}ze wzoru P=ϱpP = \varrho \cdot p, gdzie pp to połowa obwodu

Dlaczego pod pierwiastkiem jest ćwiartka kwadratu podstawy

Wysokość dzieli podstawę na połowy — to konsekwencja symetrii. Powstaje trójkąt prostokątny o przyprostokątnych hh i a2\tfrac{a}{2} oraz przeciwprostokątnej rr.

h2+(a2)2=r2h=r2a24h^2 + \left(\frac{a}{2}\right)^2 = r^2 \qquad\Rightarrow\qquad h = \sqrt{r^2 - \frac{a^2}{4}}

Stąd bierze się a24\tfrac{a^2}{4}, a nie a2a^2. Podstawienie całej podstawy zamiast jej połowy to najczęstszy błąd rachunkowy w tym temacie. Przy r=13r = 13 i a=10a = 10 daje 169100=698,3\sqrt{169 - 100} = \sqrt{69} \approx 8{,}3 zamiast 1212 — liczba wygląda niewinnie, więc łatwo ją przepuścić. Dopiero gdy podstawa jest dłuższa od ramienia, ten sam błąd prowadzi do pierwiastka z liczby ujemnej i wtedy przynajmniej rzuca się w oczy.

Oba promienie na jednym przykładzie liczbowym

Wzory na RR i ϱ\varrho są w tabeli jedynymi, których nie widać w zadaniach niżej — więc policzmy je tu, na trójkącie o ramionach r=13r = 13 cm i podstawie a=10a = 10 cm. Wysokość i pole są już znane z przykładu 2.: h=12h = 12 cm, P=60P = 60 cm2^2.

R=r22h=132212=16924 cmR = \frac{r^2}{2h} = \frac{13^2}{2 \cdot 12} = \frac{169}{24}\ \text{cm}
ϱ=ah2r+a=101226+10=12036=103 cm\varrho = \frac{a \cdot h}{2r + a} = \frac{10 \cdot 12}{26 + 10} = \frac{120}{36} = \frac{10}{3}\ \text{cm}

Oba wyniki zostawiamy w postaci dokładnej, jako ułamki — 16924\tfrac{169}{24} i 103\tfrac{10}{3} mają rozwinięcia dziesiętne nieskończone, więc każdy zapis przecinkowy byłby przybliżeniem.

Kontrola drugą drogą: ogólny wzór R=abc4PR = \tfrac{abc}{4P} dla boków 13,13,1013, 13, 10 daje 131310460=1690240=16924\tfrac{13 \cdot 13 \cdot 10}{4 \cdot 60} = \tfrac{1690}{240} = \tfrac{169}{24} ✓, a ϱ=Pp\varrho = \tfrac{P}{p}, gdzie p=362=18p = \tfrac{36}{2} = 18, daje 6018=103\tfrac{60}{18} = \tfrac{10}{3} ✓.

Kontrola sensu: ϱ3,3\varrho \approx 3{,}3 cm jest mniejsze od wysokości 1212 cm (okrąg wpisany mieści się w trójkącie), a R7,0R \approx 7{,}0 cm jest większe od połowy podstawy 55 cm (okrąg opisany obejmuje wszystkie wierzchołki) ✓

Warunek istnienia. Trójkąt równoramienny powstanie tylko wtedy, gdy a<2ra < 2r — podstawa musi być krótsza od sumy ramion. Widać to też we wzorze na wysokość: gdyby a2ra \geq 2r, wyrażenie pod pierwiastkiem byłoby ujemne albo zerowe.

3Dwa przypadki szczególne

Trójkąt równoramienny prostokątny ma kąt prosty między ramionami, więc jego kąty to 9090^\circ, 4545^\circ, 4545^\circ. To połowa kwadratu przecięta wzdłuż przekątnej — i stąd wszystkie jego wzory:

Trójkąt równoboczny to przypadek a=ra = r. Wzór na wysokość daje wtedy znaną postać: h=a2a24=3a24=a32h = \sqrt{a^2 - \tfrac{a^2}{4}} = \sqrt{\tfrac{3a^2}{4}} = \dfrac{a\sqrt{3}}{2}, a wzór na pole — P=a234P = \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}. Szczegóły ma osobna strona o trójkącie równobocznym.

trójkątkątywysokość na podstawępole
dowolny równoramiennyα,α,1802α\alpha, \alpha, 180^\circ - 2\alphar2a24\sqrt{r^2 - \tfrac{a^2}{4}}ah2\tfrac{a h}{2}
prostokątny równoramienny45,45,9045^\circ, 45^\circ, 90^\circa2\tfrac{a}{2}r22\tfrac{r^2}{2}
równoboczny60,60,6060^\circ, 60^\circ, 60^\circa32\tfrac{a\sqrt3}{2}a234\tfrac{a^2\sqrt3}{4}

4Pułapka: dany bok może być podstawą albo ramieniem

Zadanie brzmi: „obwód trójkąta równoramiennego wynosi 2020 cm, a jeden z jego boków ma 88 cm — oblicz pozostałe boki”. Odpowiedzi są dwie, bo treść nie mówi, czy ósemka jest podstawą, czy ramieniem.

Oba trójkąty istnieją, więc oba trzeba podać. Pominięcie jednego przypadku to najczęstsza utrata punktu w zadaniach o trójkącie równoramiennym.

Czasem jednak drugi przypadek odpada — i wtedy trzeba to pokazać rachunkiem, a nie przemilczeć. Gdyby obwód wynosił 2020 cm, a jeden bok 99 cm, to przy dziewiątce jako podstawie mielibyśmy 9+2r=209 + 2r = 20, czyli r=5,5r = 5{,}5 i boki 5,5; 5,5; 95{,}5;\ 5{,}5;\ 9 — warunek 9<119 < 11 spełniony, więc ten przypadek zostaje. Natomiast przy boku 1010 cm jako podstawie wyszłoby r=5r = 5 i boki 5,5,105, 5, 10, gdzie 10=5+510 = 5 + 5 — trójkąt nie powstanie, bo ramiona ułożyłyby się w odcinek.

Ta sama ostrożność dotyczy kątów: informacja „jeden z kątów ma 7070^\circ” też prowadzi do dwóch przypadków, bo 7070^\circ może być kątem przy podstawie albo przy wierzchołku. Przy kącie rozwartym przypadek jest już jeden — kąt rozwarty w trójkącie równoramiennym może stać tylko przy wierzchołku, bo dwa rozwarte kąty przy podstawie dałyby sumę większą od 180180^\circ.

5Przykłady krok po kroku

Pięć zadań: kąty, wysokość i pole, ramię z obwodu, dwa możliwe rozwiązania i trójkąt prostokątny równoramienny.

Przykład 1 Kąty z jednego danego kąta

W trójkącie równoramiennym kąt przy wierzchołku ma 40\textcolor{#16A06A}{40^\circ}. Oblicz kąty przy podstawie.

  1. Suma kątów trójkąta wynosi 180180^\circ, a kąty przy podstawie są równe.
  2. Na oba kąty przy podstawie zostaje 18040=140180^\circ - 40^\circ = 140^\circ.
  3. Każdy z nich ma połowę tej wartości: α=1402=70\alpha = \dfrac{140^\circ}{2} = \textcolor{#E0453A}{70^\circ}.
  4. Kontrola sumą: 70+70+40=18070^\circ + 70^\circ + 40^\circ = 180^\circ
  5. Kontrola sensu: kąt przy wierzchołku jest mniejszy od kątów przy podstawie, więc podstawa jest krótsza od ramion ✓ — zgadza się z tym, że naprzeciw mniejszego kąta leży krótszy bok.

Odpowiedź: Oba kąty przy podstawie mają po 7070^\circ.

Kolejność działań jest tu istotna: najpierw odejmujemy kąt przy wierzchołku, potem dzielimy przez 22. Podzielenie od razu 180180^\circ przez 22 daje 90\textcolor{#9b1c14}{90^\circ} i wynik bez sensu.

Przykład 2 Wysokość i pole z ramienia i podstawy

Trójkąt równoramienny ma ramiona długości 13\textcolor{#16A06A}{13} cm i podstawę 10\textcolor{#16A06A}{10} cm. Oblicz jego wysokość i pole.

  1. Wysokość dzieli podstawę na połowy, więc powstaje trójkąt prostokątny o przyprostokątnej 102=5\dfrac{10}{2} = 5 cm i przeciwprostokątnej 1313 cm.
  2. Z twierdzenia Pitagorasa: h2=13252=16925=144h^2 = 13^2 - 5^2 = 169 - 25 = 144.
  3. h=12h = \textcolor{#E0453A}{12} cm.
  4. Pole: P=ah2=10122=60P = \dfrac{a \cdot h}{2} = \dfrac{10 \cdot 12}{2} = \textcolor{#E0453A}{60} cm2^2.
  5. Kontrola wzorem z samych boków: P=a44r2a2=104676100=10424=60P = \dfrac{a}{4}\sqrt{4r^2 - a^2} = \dfrac{10}{4}\sqrt{676 - 100} = \dfrac{10}{4} \cdot 24 = 60 cm2^2 ✓ — druga droga daje to samo.
  6. Kontrola sensu: wysokość musi być krótsza od ramienia, bo jest przyprostokątną, a ramię przeciwprostokątną. 12<1312 < 13

Odpowiedź: h=12h = 12 cm, P=60P = 60 cm2^2.

Do wzoru wchodzi połowa podstawy. Wstawienie całej dziesiątki dałoby h2=169100=69h^2 = 169 - 100 = 69 i wynik 69\textcolor{#9b1c14}{\sqrt{69}}, który nie ma nic wspólnego z tą figurą.

Przykład 3 Ramię wyliczone z obwodu

Obwód trójkąta równoramiennego wynosi 36\textcolor{#16A06A}{36} cm, a jego podstawa ma 10\textcolor{#16A06A}{10} cm. Oblicz długość ramienia oraz pole trójkąta.

  1. Ze wzoru Ob=2r+aOb = 2r + a wyznaczam ramię: r=Oba2r = \dfrac{Ob - a}{2}.
  2. r=36102=262=13r = \dfrac{36 - 10}{2} = \dfrac{26}{2} = \textcolor{#E0453A}{13} cm.
  3. Wysokość jak w poprzednim zadaniu: h=13252=12h = \sqrt{13^2 - 5^2} = 12 cm.
  4. Pole: P=10122=60P = \dfrac{10 \cdot 12}{2} = \textcolor{#E0453A}{60} cm2^2.
  5. Kontrola obwodu: 13+13+10=3613 + 13 + 10 = 36
  6. Kontrola warunku istnienia: a<2ra < 2r, czyli 10<2610 < 26

Odpowiedź: r=13r = 13 cm, P=60P = 60 cm2^2.

Od obwodu odejmujemy podstawę przed dzieleniem przez dwa. Podzielenie samego obwodu przez trzy dałoby 12\textcolor{#9b1c14}{12} cm — to działa tylko dla trójkąta równobocznego.

Przykład 4 Dwa możliwe rozwiązania

Obwód trójkąta równoramiennego wynosi 20\textcolor{#16A06A}{20} cm, a jeden z jego boków ma 8\textcolor{#16A06A}{8} cm. Wyznacz długości pozostałych boków.

  1. Treść nie mówi, czy 88 cm to podstawa, czy ramię — sprawdzam oba przypadki.
  2. Przypadek I: 88 cm to ramię. Wtedy 8+8+a=208 + 8 + a = 20, więc a=4a = \textcolor{#E0453A}{4} cm. Boki: 8,8,48, 8, 4.
  3. Sprawdzam warunek istnienia: podstawa musi być krótsza od sumy ramion, 4<164 < 16
  4. Przypadek II: 88 cm to podstawa. Wtedy 8+2r=208 + 2r = 20, więc r=6r = \textcolor{#E0453A}{6} cm. Boki: 6,6,86, 6, 8.
  5. Sprawdzam warunek istnienia: 8<128 < 12
  6. Oba trójkąty istnieją, więc odpowiedź zawiera dwa rozwiązania.
  7. Kontrola obwodów: 8+8+4=208+8+4 = 20 ✓ oraz 6+6+8=206+6+8 = 20

Odpowiedź: Dwa rozwiązania: boki 88 cm, 88 cm, 44 cm albo 66 cm, 66 cm, 88 cm.

Sprawdzenie warunku istnienia nie jest ozdobnikiem. Gdyby dany bok wynosił 1010 cm, przypadek „podstawa” dałby boki 5,5,105, 5, 10 — a taki trójkąt nie powstaje, bo 5+5=105 + 5 = 10. Wtedy odpowiedź byłaby jedna, ale trzeba to pokazać rachunkiem.

Przykład 5 Trójkąt prostokątny równoramienny

W trójkącie równoramiennym kąt między ramionami jest prosty, a podstawa ma 10\textcolor{#16A06A}{10} cm. Oblicz długość ramienia, wysokość na podstawę oraz pole.

  1. Kąt między ramionami jest prosty, więc podstawa jest przeciwprostokątną, a ramiona — przyprostokątnymi. Kąty przy podstawie mają po 4545^\circ.
  2. Z twierdzenia Pitagorasa: r2+r2=102r^2 + r^2 = 10^2, czyli 2r2=1002r^2 = 100 i r2=50r^2 = 50.
  3. r=50=52r = \sqrt{50} = \textcolor{#E0453A}{5\sqrt{2}} cm.
  4. Wysokość na przeciwprostokątną w takim trójkącie to jej połowa: h=102=5h = \dfrac{10}{2} = \textcolor{#E0453A}{5} cm.
  5. Pole z podstawy i wysokości: P=1052=25P = \dfrac{10 \cdot 5}{2} = \textcolor{#E0453A}{25} cm2^2.
  6. Kontrola drugim wzorem: P=r22=502=25P = \dfrac{r^2}{2} = \dfrac{50}{2} = 25 cm2^2 ✓ — dwie niezależne drogi dają ten sam wynik.
  7. Kontrola sensu: ramię 525\sqrt{2} leży między 77 a 7,17{,}1, czyli jest krótsze od podstawy 1010 ✓ — tak ma być, bo naprzeciw kąta prostego leży najdłuższy bok.

Odpowiedź: r=52r = 5\sqrt{2} cm, h=5h = 5 cm, P=25P = 25 cm2^2.

Ramię zostaje w postaci dokładnej 525\sqrt{2}. Liczba 2\sqrt{2} jest niewymierna, więc każdy zapis dziesiętny byłby przybliżeniem — zaokrąglamy tylko wtedy, gdy polecenie wprost o to prosi.

6Najczęstsze błędy

Pierwsze dwa błędy dotyczą wzoru na wysokość i obwodu, trzeci pominiętego przypadku, dwa ostatnie — symetrii i postaci wyniku.

Wstawienie do wzoru na wysokość całej podstawy zamiast jej połowy.

Skąd się bierze: We wzorze Pitagorasa naturalnie chce się użyć liczb podanych w zadaniu, a podstawa jest podana w całości.

Jak zrobić dobrze: Wysokość dzieli podstawę na połowy, więc przyprostokątną jest a2\tfrac{a}{2}. Dla r=13r = 13 i a=10a = 10 liczymy h=16925=12h = \sqrt{169 - 25} = 12, a nie 69\textcolor{#9b1c14}{\sqrt{69}}.

Dzielenie obwodu przez trzy przy szukaniu ramienia.

Skąd się bierze: Odruch przeniesiony z trójkąta równobocznego, w którym wszystkie boki są równe.

Jak zrobić dobrze: W równoramiennym najpierw odejmujemy podstawę: r=Oba2r = \tfrac{Ob - a}{2}. Dla Ob=36Ob = 36 i a=10a = 10 daje to 1313 cm, a nie 12\textcolor{#9b1c14}{12} cm.

Podanie tylko jednego rozwiązania, gdy dany bok może być podstawą albo ramieniem.

Skąd się bierze: Pierwszy przypadek, który przychodzi do głowy, daje sensowny wynik, więc wygląda na całą odpowiedź.

Jak zrobić dobrze: Sprawdź oba przypadki i dla każdego warunek istnienia. Przy Ob=20Ob = 20 i boku 88 istnieją dwa trójkąty: 8,8,48, 8, 4 oraz 6,6,86, 6, 8 — podanie samego 8,8,4\textcolor{#9b1c14}{8, 8, 4} to połowa odpowiedzi.

Uznanie, że trójkąt równoramienny ma trzy osie symetrii.

Skąd się bierze: Własność przeniesiona z trójkąta równobocznego, który jest przecież szczególnym przypadkiem równoramiennego.

Jak zrobić dobrze: Osi jest jedna — prosta zawierająca wysokość poprowadzoną na podstawę. Trzy osie ma dopiero równoboczny, a nie każdy równoramienny, więc odpowiedź 3\textcolor{#9b1c14}{3} jest błędna dla trójkąta o bokach 8,8,48, 8, 4.

Zaokrąglanie ramienia albo wysokości bez polecenia.

Skąd się bierze: Wynik z pierwiastkiem wygląda na niedokończony, więc kusi, żeby go „doliczyć” kalkulatorem.

Jak zrobić dobrze: Postać dokładna jest odpowiedzią końcową: r=52r = 5\sqrt{2} cm, a nie 7,07\textcolor{#9b1c14}{7{,}07} cm. Przybliżenie podajemy tylko na wyraźne polecenie i oznaczamy je znakiem \approx.

7Pytania i odpowiedzi

Jaki trójkąt nazywamy równoramiennym?

Taki, który ma co najmniej dwa boki równej długości. Te dwa boki nazywamy ramionami, a trzeci podstawą. Ponieważ w definicji jest zwrot co najmniej, trójkąt równoboczny również jest równoramienny.

Jak obliczyć wysokość trójkąta równoramiennego?

Wysokość poprowadzona na podstawę dzieli ją na połowy, więc korzystamy z twierdzenia Pitagorasa dla połówki trójkąta. Od kwadratu ramienia odejmujemy kwadrat połowy podstawy i z wyniku wyciągamy pierwiastek.

Ile osi symetrii ma trójkąt równoramienny?

Jedną — prostą zawierającą wysokość poprowadzoną na podstawę — o ile nie jest to trójkąt równoboczny. Równoboczny jest szczególnym przypadkiem równoramiennego i ma osie trzy, więc odpowiedź „dokładnie jedna” jest prawdziwa dla każdego trójkąta równoramiennego o dwóch, a nie trzech bokach równych.

Czy kąty przy podstawie trójkąta równoramiennego są równe?

Tak, i twierdzenie to działa również w drugą stronę. Jeżeli w jakimś trójkącie dwa kąty są równe, to boki leżące naprzeciw nich też są równe, więc trójkąt jest równoramienny.

Dlaczego zadanie o trójkącie równoramiennym miewa dwa rozwiązania?

Ponieważ podany bok albo kąt może pełnić dwie różne role — być podstawą albo ramieniem, kątem przy podstawie albo przy wierzchołku. Trzeba wtedy rozpatrzyć oba przypadki i dla każdego sprawdzić, czy taki trójkąt w ogóle istnieje.

Jak obliczyć pole trójkąta równoramiennego, znając tylko boki?

Można najpierw wyliczyć wysokość z twierdzenia Pitagorasa, a potem użyć zwykłego wzoru na pole trójkąta. Można też złożyć oba kroki w jeden wzór: pole równa się jednej czwartej podstawy pomnożonej przez pierwiastek z poczwórnego kwadratu ramienia pomniejszonego o kwadrat podstawy.

Czytaj dalej

Mateusz Będkowski — nauczyciel matematyki, autor serwisu Nie każ mu liczyć

Mateusz Będkowski

nauczyciel matematyki, autor „Nie każ mu liczyć”

Uczę matematyki od 13 lat, w tym 7 lat w szkole — dziś w dwóch szkołach w Kaliszu. Magister pedagogiki ze specjalnością terapia pedagogiczna, po studiach podyplomowych z matematyki. Rozwiązania na tej stronie liczę sam, krok po kroku, i zapisuję dokładnie tak, jak tłumaczę je uczniowi na kartce.

Ostatnia aktualizacja: 2026-08-02. Tekst redakcji „Nie każ mu liczyć”.