На гипотенузу AB прямоугольного треугольника ABC опустили высоту CH. Из точки H на катеты опустили перпендикуляры HK и HE.
а) Докажите, что точки A, B, K и E лежат на одной окружности.
б) Найдите радиус этой окружности, если AB = 12, CH = 5.
а) Докажите, что точки A, B, K и E лежат на одной окружности.
б) Найдите радиус этой окружности, если AB = 12, CH = 5.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Предположим для определённости, что точка E лежит на катете BC, а точка K — на катете AC. Проведём отрезок KE и заметим, что он является гипотенузой прямоугольного треугольника KCE, подобного треугольнику ABC.
Рассмотрим углы четырёхугольника ABEK. Если ∠ABE = α, то
$\angle BEK=\angle BEH + \angle HEK=90 ^{\circ} + альфа$ а $\angle KAB=90 ^{\circ} - альфа$
Значит,
$\angle BEK + \angle KAB =90 ^{\circ} + альфа + 90 ^{\circ} - альфа =180 ^{\circ}$
Сумма двух противоположных углов в четырёхугольнике 180°, следовательно, четырёхугольник вписан в окружность.
б) Радиус окружности, проходящей через точки A, B и E, найдем по теореме \sin ов:
$R= $\frac{AB}{2 \sin \angle BEA}$ = \frac{AB}{2 \sin \angle AEC}$
Из подобия треугольников CEH и ABC находим
$\frac{CE}{CH} = \frac{AC}{AB}$ откуда $CE= \frac{CH \cdot AC}{AB}$
Тогда
$AE= $\sqrt{аргумента: CE ^2 + AC ^2}$ аргумента =AC \cdot \sqrt{аргумента: $\frac{CH ^2 + AB ^2}{AB ^2}$} аргумента = $\frac{AC}{AB}$ $\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента$
Поэтому
$\sin \angle AEC= $\frac{AC}{AE}$ = \frac{AB}{$\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента}$
Следовательно, искомый радиус
$R= \frac{AB}{\dfrac2AB $\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента} = $\frac{1}{2}$ $\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента = \frac{13}{2}$
[рис.] Приведем еще одно решение пункта б).
Продолжим отрезок КН за точку Н, точку его пересечения окружностью назовем Р. Прямые KP и ВС параллельны, следовательно, $\angle PHB=\angle HBC=\angle ABC$ Заметим, что $\angle KPB=\angle KAB=\angle CAB$ как вписанные, опирающиеся на одну дугу. Значит,
$\angle PBH=180 ^{\circ} - \angle PHB - \angle HPB=180 ^{\circ} - \angle ABC - \angle CAB=90 ^{\circ}$
то есть $\angle ABP$ — прямой. Таким образом, прямые BP и СH параллельны, и четырехугольник CHPB — параллелограмм, в котором BP = CH = 5. Отрезок AP — диаметр окружности, найдем его из прямоугольного треугольника ABP:
$AP= $\sqrt{аргумента: AB ^2 + BP ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 12 ^2 + 5 ^2}$ аргумента =13$
Следовательно, искомый радиус $R= $\frac{AP}{2}$ = \frac{13}{2}$
Приведем решение пункта б) Евгения Матвеева.
В прямоугольном треугольнике ABC имеем: $BC=AB \sin A$ В прямоугольном треугольнике CHK имеем: $CK=CH \cos \angle HCK=CH \sin A$ Тогда $BK= $\sqrt{аргумента: ( AB ^2 + CH ^2 ) \cdot \sin ^2 A}$ аргумента =13 \sin A$ Радиус окружности, описанной вокруг треугольника ABK по теореме \sin ов
$R= $\frac{BK}{2 \sin A}$ = $\frac{13 \sin A}{2 \sin A}$ = \frac{13}{2}$
Ответ: $\frac{13}{2}$
Рассмотрим углы четырёхугольника ABEK. Если ∠ABE = α, то
$\angle BEK=\angle BEH + \angle HEK=90 ^{\circ} + альфа$ а $\angle KAB=90 ^{\circ} - альфа$
Значит,
$\angle BEK + \angle KAB =90 ^{\circ} + альфа + 90 ^{\circ} - альфа =180 ^{\circ}$
Сумма двух противоположных углов в четырёхугольнике 180°, следовательно, четырёхугольник вписан в окружность.
б) Радиус окружности, проходящей через точки A, B и E, найдем по теореме \sin ов:
$R= $\frac{AB}{2 \sin \angle BEA}$ = \frac{AB}{2 \sin \angle AEC}$
Из подобия треугольников CEH и ABC находим
$\frac{CE}{CH} = \frac{AC}{AB}$ откуда $CE= \frac{CH \cdot AC}{AB}$
Тогда
$AE= $\sqrt{аргумента: CE ^2 + AC ^2}$ аргумента =AC \cdot \sqrt{аргумента: $\frac{CH ^2 + AB ^2}{AB ^2}$} аргумента = $\frac{AC}{AB}$ $\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента$
Поэтому
$\sin \angle AEC= $\frac{AC}{AE}$ = \frac{AB}{$\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента}$
Следовательно, искомый радиус
$R= \frac{AB}{\dfrac2AB $\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента} = $\frac{1}{2}$ $\sqrt{аргумента: CH ^2 + AB ^2}$ аргумента = \frac{13}{2}$
[рис.] Приведем еще одно решение пункта б).
Продолжим отрезок КН за точку Н, точку его пересечения окружностью назовем Р. Прямые KP и ВС параллельны, следовательно, $\angle PHB=\angle HBC=\angle ABC$ Заметим, что $\angle KPB=\angle KAB=\angle CAB$ как вписанные, опирающиеся на одну дугу. Значит,
$\angle PBH=180 ^{\circ} - \angle PHB - \angle HPB=180 ^{\circ} - \angle ABC - \angle CAB=90 ^{\circ}$
то есть $\angle ABP$ — прямой. Таким образом, прямые BP и СH параллельны, и четырехугольник CHPB — параллелограмм, в котором BP = CH = 5. Отрезок AP — диаметр окружности, найдем его из прямоугольного треугольника ABP:
$AP= $\sqrt{аргумента: AB ^2 + BP ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 12 ^2 + 5 ^2}$ аргумента =13$
Следовательно, искомый радиус $R= $\frac{AP}{2}$ = \frac{13}{2}$
Приведем решение пункта б) Евгения Матвеева.
В прямоугольном треугольнике ABC имеем: $BC=AB \sin A$ В прямоугольном треугольнике CHK имеем: $CK=CH \cos \angle HCK=CH \sin A$ Тогда $BK= $\sqrt{аргумента: ( AB ^2 + CH ^2 ) \cdot \sin ^2 A}$ аргумента =13 \sin A$ Радиус окружности, описанной вокруг треугольника ABK по теореме \sin ов
$R= $\frac{BK}{2 \sin A}$ = $\frac{13 \sin A}{2 \sin A}$ = \frac{13}{2}$
Ответ: $\frac{13}{2}$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 70764 • Задание №18
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
$дробь: числитель: a в квадрате минус 2a ум...
ID 69154 • Задание №15
На окружности радиуса 3 с центром в вершине острого угла А прямоугольного треугольника АВС взята точка Р. Изве...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта a) и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а) и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а)
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта a) и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а) и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а)
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №17 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 69977
В треугольнике АВС проведена биссектриса АМ. Прямая, проходящая через вершину В перпендикулярно...
ID 69978
На сторонах AC и BC треугольника ABC вне треугольника построены квадраты ACDE и BFKC. Точка M ...
ID 69980
В равнобедренном треугольнике ABC с углом 120° при вершине A проведена биссектриса BD. В треуго...
ID 69981
Высоты BB1 и CC1 остроугольного треугольника ABC пересекаются в точке H.
а) Докажите, что ∠AHB...
ID 69982
В остроугольном треугольнике ABC провели высоту BH, из точки H на стороны AB и BC опустили перп...