Две окружности касаются внутренним образом в точке A, причём меньшая проходит через центр большей. Хорда BC большей окружности касается меньшей в точке P. Хорды AB и AC пересекают меньшую окружность в точках K и M соответственно.
а) Докажите, что прямые KM и BC параллельны.
б) Пусть L — точка пересечения отрезков KM и AP. Найдите AL, если радиус большей окружности равен 10, а BC = 16.
а) Докажите, что прямые KM и BC параллельны.
б) Пусть L — точка пересечения отрезков KM и AP. Найдите AL, если радиус большей окружности равен 10, а BC = 16.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть O — центр большей окружности. Линия центров касающихся окружностей проходит через точку касания, поэтому OA — диаметр меньшей окружности.
Точка K лежит на окружности с диаметром OA, значит, ∠AKO = 90°. Отрезок OK — перпендикуляр, опущенный из центра большей окружности на хорду AB. Поэтому K — середина AB. Аналогично M — середина AC, поэтому KM — средняя линия треугольника ABC. Следовательно, прямые MK и BC параллельны.
б) Опустим перпендикуляр OH на хорду BC. Тогда H — середина BC. Из прямоугольного треугольника OHB находим, что
$OH= $\sqrt{аргумента: OB ^2 - BH ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 100 - 64}$ аргумента =6$
Пусть Q — центр меньшей окружности. Тогда прямые QP и OH параллельны. Опустим перпендикуляр QF из центра меньшей окружности на OH. Тогда
$OF = OH - FH =OH - QP = 6 - 5 = 1$ $PH ^2 =QF ^2 =QO ^2 - OF ^2 = 25 - 1 =24$ $OP ^2 =OH ^2 + PH ^2 = 36 + 24 = 60$
а из прямоугольного треугольника APO находим, что
$AP= $\sqrt{аргумента: OA ^2 - OP ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 100 - 60}$ аргумента =2 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Отрезок KM — средняя линия треугольника ABC, поэтому L средина AP. Следовательно,
$AL= $\frac{1}{2}$ AP= $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Ответ: б) $\sqrt{аргумента: 10} аргумента$
Приведём решение Марии Ковалёвой (Москва).
а) Проведём общую касательную к окружностям AT, как показано на рисунке слева. Тогда $\angle TAB=\angle ACB$ и $\angle TAB=\angle AMK$ поскольку угол между касательной и хордой равен половине заключённой между ними дуги. Тогда $\angle ACB=\angle AMK$ равны Соответственные углы при пересечении прямых KM и BC равны, поэтому данные прямые параллельны.
[рис.]
[рис.]
б) По обобщенной теореме \sin ов, в треугольниках AKM и ABC стороны KM и BC относятся так же, как радиусы данных в условии окружностей, то есть как 1 : 2. Следовательно, KM — средняя линия треугольника ABC, и $AL= $\frac{1}{2}$ AP$ по теореме Фалеса. Осталось найти AР.
Опустим перпендикуляр OH на хорду BC (см. рис. справа). Тогда H — середина BC. Из прямоугольного треугольника OHB находим, что
$OH= $\sqrt{аргумента: OB ^2 - BH ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 100 - 64}$ аргумента =6$
Треугольник OAP прямоугольный, так как угол OРA опирается на диаметр. Углы OAP и OPH равны по теореме об угле между касательной и хордой. Следовательно, прямоугольные треугольники OAP и OPH подобны по острому углу. Имеем: $OP:OH=OA:OP$ то есть $OP:6=10:OP$ Следовательно, $OP= $\sqrt{аргумента: 60}$ аргумента$ По теореме Пифагора $AP= $\sqrt{аргумента: 40}$ аргумента$ Окончательно получаем: $AL= $\frac{1}{2}$ AP= $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Примечание Дмитрия Гущина.
Читатель, изучающий углубленный курс геометрии или занимавшийся в кружке, сразу заметит, что при гомотетии с центром в точке A и коэффициентом 2 меньшая окружность переходит в большую, а хорда KM переходит в хорду BC. Из этого сразу следует и параллельность прямыx KM и BC, и соотношение $BC = 2 KM$
Точка K лежит на окружности с диаметром OA, значит, ∠AKO = 90°. Отрезок OK — перпендикуляр, опущенный из центра большей окружности на хорду AB. Поэтому K — середина AB. Аналогично M — середина AC, поэтому KM — средняя линия треугольника ABC. Следовательно, прямые MK и BC параллельны.
б) Опустим перпендикуляр OH на хорду BC. Тогда H — середина BC. Из прямоугольного треугольника OHB находим, что
$OH= $\sqrt{аргумента: OB ^2 - BH ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 100 - 64}$ аргумента =6$
Пусть Q — центр меньшей окружности. Тогда прямые QP и OH параллельны. Опустим перпендикуляр QF из центра меньшей окружности на OH. Тогда
$OF = OH - FH =OH - QP = 6 - 5 = 1$ $PH ^2 =QF ^2 =QO ^2 - OF ^2 = 25 - 1 =24$ $OP ^2 =OH ^2 + PH ^2 = 36 + 24 = 60$
а из прямоугольного треугольника APO находим, что
$AP= $\sqrt{аргумента: OA ^2 - OP ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 100 - 60}$ аргумента =2 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Отрезок KM — средняя линия треугольника ABC, поэтому L средина AP. Следовательно,
$AL= $\frac{1}{2}$ AP= $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Ответ: б) $\sqrt{аргумента: 10} аргумента$
Приведём решение Марии Ковалёвой (Москва).
а) Проведём общую касательную к окружностям AT, как показано на рисунке слева. Тогда $\angle TAB=\angle ACB$ и $\angle TAB=\angle AMK$ поскольку угол между касательной и хордой равен половине заключённой между ними дуги. Тогда $\angle ACB=\angle AMK$ равны Соответственные углы при пересечении прямых KM и BC равны, поэтому данные прямые параллельны.
[рис.]
[рис.]
б) По обобщенной теореме \sin ов, в треугольниках AKM и ABC стороны KM и BC относятся так же, как радиусы данных в условии окружностей, то есть как 1 : 2. Следовательно, KM — средняя линия треугольника ABC, и $AL= $\frac{1}{2}$ AP$ по теореме Фалеса. Осталось найти AР.
Опустим перпендикуляр OH на хорду BC (см. рис. справа). Тогда H — середина BC. Из прямоугольного треугольника OHB находим, что
$OH= $\sqrt{аргумента: OB ^2 - BH ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 100 - 64}$ аргумента =6$
Треугольник OAP прямоугольный, так как угол OРA опирается на диаметр. Углы OAP и OPH равны по теореме об угле между касательной и хордой. Следовательно, прямоугольные треугольники OAP и OPH подобны по острому углу. Имеем: $OP:OH=OA:OP$ то есть $OP:6=10:OP$ Следовательно, $OP= $\sqrt{аргумента: 60}$ аргумента$ По теореме Пифагора $AP= $\sqrt{аргумента: 40}$ аргумента$ Окончательно получаем: $AL= $\frac{1}{2}$ AP= $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Примечание Дмитрия Гущина.
Читатель, изучающий углубленный курс геометрии или занимавшийся в кружке, сразу заметит, что при гомотетии с центром в точке A и коэффициентом 2 меньшая окружность переходит в большую, а хорда KM переходит в хорду BC. Из этого сразу следует и параллельность прямыx KM и BC, и соотношение $BC = 2 KM$
Правильный ответ:
б) $корень из: начало аргумента: 10 конец аргумента$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 68492 • Задание №14
В треугольнике ABC, AB = 15, BC = 7, CA = 9. Точка D лежит на прямой BC причем BD : DC = 5 : 7. Окружн...
ID 66483 • Задание №10
Рабочие прокладывают тоннель длиной 500 метров, ежедневно увеличивая норму прокладки на одно и то же число мет...
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 69979
На гипотенузу AB прямоугольного треугольника ABC опустили высоту CH. Из точки H на катеты опуст...
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...