В прямоугольном треугольнике ABC с прямым углом C известны стороны AC = 12, BC = 5. Окружность радиуса $\frac{1}{2}$ с центром O на стороне BC проходит через вершину C. Вторая окружность касается катета AC, гипотенузы треугольника, а также внешним образом касается первой окружности.
а) Докажите, что радиус второй окружности меньше, чем $\frac{1}{5}$ длины катета AC.
б) Найдите радиус второй окружности.
а) Докажите, что радиус второй окружности меньше, чем $\frac{1}{5}$ длины катета AC.
б) Найдите радиус второй окружности.
💡 Пошаговый разбор и решение:
а) Пусть Q — центр второй окружности, M и N — её точки касания со сторонами AB и AC соответственно, а точка H — проекция точки Q на BC. Имеем: $AB= $\sqrt{аргумента: AC ^2 + BC ^2}$ аргумента =13$ следовательно, $\cos \angle A= $\frac{12}{13}$ , \sin \angle A= \frac{5}{13}$ Тогда $\text{tg} \angle NAQ= \text{tg} $\frac{\angle A}{2}$ = $\frac{\sin \angle A}{1 + \cos \angle A}$ = \frac{1}{5}$ Поэтому $AC больше AN=5NQ$ что и требовалось доказать. [рис.]
б) Пусть x — радиус второй окружности. Рассмотрим прямоугольный треугольник OHQ:
$QH=CN=12 - 5x больше 0, OQ=x + $\frac{1}{2}$ , OH=|OC - CH|=\left| $\frac{1}{2}$ - x|$
По теореме Пифагора OH2 + QH2 = OQ2, откуда
$( 12 - 5x ) ^2 + ( $\frac{1}{2}$ - x ) ^2 = ( $\frac{1}{2}$ + x ) ^2 = сильно 25x ^2 - 122x + 144=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} новая строка x=2, новая строка x=2,88. \end{array} \right.$ $( 12 - 5x ) ^2 + ( $\frac{1}{2}$ - x ) ^2 = ( $\frac{1}{2}$ + x ) ^2 = сильно$
$ = сильно 25x ^2 - 122x + 144=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} новая строка x=2, новая строка x=2,88. \end{array} \right.$
Условию 12 − 5x > 0 удовлетворяет только x = 2.
Ответ: 2.
Примечание.
Заметим, что радиус окружности, вписанной в данный треугольник также равен 2. Это означает, что большая окружность в действительности является вписанной в треугольник и касается катета ВС. Это не влияет на правильность проведенных вычислений. [рис.]
Приведем решение пункта а) Ивана Иванова (Владивосток).
По теореме Пифагора находим AB = 13. Далее $OQ = $\frac{1}{2}$ + x$ $OH = \left|x - $\frac{1}{2}$ |$ По теореме Пифагора в треугольнике QOH:
$QH = $\sqrt{аргумента: OQ ^2 - OH ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: ( $\frac{1}{2}$ + x ) ^2 - ( x - $\frac{1}{2}$ ) ^2} аргумента = $\sqrt{аргумента: 2x}$ аргумента$
Пусть $QH = y$ тогда $x = \frac{y ^2}{2}$ Площадь треугольника АВС равна сумме площадей треугольников BQC, AQC и AQB. Выразим площадь:
$S_ABC = $\frac{1}{2}$ \cdot AC \cdot BC = $\frac{1}{2}$ \cdot 12 \cdot 5 = 30$
$S_ABC = $\frac{1}{2}$ \cdot BC \cdot QH + $\frac{1}{2}$ \cdot AC \cdot QN + $\frac{1}{2}$ \cdot AB \cdot QM = $\frac{5}{2}$ \cdot y + $\frac{25}{2}$ \cdot x$
Приравнивая эти выражения, получаем уравнение:
$\frac{5}{2} \cdot y + $\frac{25}{2}$ \cdot x = 30 = сильно $\frac{5}{2}$ \cdot y + $\frac{25}{4}$ \cdot y ^2 - 30 = 0 = сильно 5y ^2 + 2y - 24 = 0 \underset y больше 0 \mathop = сильно y = 2$ $\frac{5}{2} \cdot y + $\frac{25}{2}$ \cdot x = 30 = сильно $\frac{5}{2}$ \cdot y + $\frac{25}{4}$ \cdot y ^2 - 30 = 0 = сильно$
$ = сильно 5y ^2 + 2y - 24 = 0 \underset y больше 0 \mathop = сильно y = 2$
следовательно, $x = $\frac{4}{2}$ = 2$ Найденное значение радиуса второй окружности удовлетворяет условию пункта а) задачи, тем самым доказывая утверждение «радиус второй окружности меньше чем $\frac{1}{5}$ длины катета AC».
б) Пусть x — радиус второй окружности. Рассмотрим прямоугольный треугольник OHQ:
$QH=CN=12 - 5x больше 0, OQ=x + $\frac{1}{2}$ , OH=|OC - CH|=\left| $\frac{1}{2}$ - x|$
По теореме Пифагора OH2 + QH2 = OQ2, откуда
$( 12 - 5x ) ^2 + ( $\frac{1}{2}$ - x ) ^2 = ( $\frac{1}{2}$ + x ) ^2 = сильно 25x ^2 - 122x + 144=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} новая строка x=2, новая строка x=2,88. \end{array} \right.$ $( 12 - 5x ) ^2 + ( $\frac{1}{2}$ - x ) ^2 = ( $\frac{1}{2}$ + x ) ^2 = сильно$
$ = сильно 25x ^2 - 122x + 144=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} новая строка x=2, новая строка x=2,88. \end{array} \right.$
Условию 12 − 5x > 0 удовлетворяет только x = 2.
Ответ: 2.
Примечание.
Заметим, что радиус окружности, вписанной в данный треугольник также равен 2. Это означает, что большая окружность в действительности является вписанной в треугольник и касается катета ВС. Это не влияет на правильность проведенных вычислений. [рис.]
Приведем решение пункта а) Ивана Иванова (Владивосток).
По теореме Пифагора находим AB = 13. Далее $OQ = $\frac{1}{2}$ + x$ $OH = \left|x - $\frac{1}{2}$ |$ По теореме Пифагора в треугольнике QOH:
$QH = $\sqrt{аргумента: OQ ^2 - OH ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: ( $\frac{1}{2}$ + x ) ^2 - ( x - $\frac{1}{2}$ ) ^2} аргумента = $\sqrt{аргумента: 2x}$ аргумента$
Пусть $QH = y$ тогда $x = \frac{y ^2}{2}$ Площадь треугольника АВС равна сумме площадей треугольников BQC, AQC и AQB. Выразим площадь:
$S_ABC = $\frac{1}{2}$ \cdot AC \cdot BC = $\frac{1}{2}$ \cdot 12 \cdot 5 = 30$
$S_ABC = $\frac{1}{2}$ \cdot BC \cdot QH + $\frac{1}{2}$ \cdot AC \cdot QN + $\frac{1}{2}$ \cdot AB \cdot QM = $\frac{5}{2}$ \cdot y + $\frac{25}{2}$ \cdot x$
Приравнивая эти выражения, получаем уравнение:
$\frac{5}{2} \cdot y + $\frac{25}{2}$ \cdot x = 30 = сильно $\frac{5}{2}$ \cdot y + $\frac{25}{4}$ \cdot y ^2 - 30 = 0 = сильно 5y ^2 + 2y - 24 = 0 \underset y больше 0 \mathop = сильно y = 2$ $\frac{5}{2} \cdot y + $\frac{25}{2}$ \cdot x = 30 = сильно $\frac{5}{2}$ \cdot y + $\frac{25}{4}$ \cdot y ^2 - 30 = 0 = сильно$
$ = сильно 5y ^2 + 2y - 24 = 0 \underset y больше 0 \mathop = сильно y = 2$
следовательно, $x = $\frac{4}{2}$ = 2$ Найденное значение радиуса второй окружности удовлетворяет условию пункта а) задачи, тем самым доказывая утверждение «радиус второй окружности меньше чем $\frac{1}{5}$ длины катета AC».
Правильный ответ:
2
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 69333 • Задание №15
В равнобедренном треугольнике ABC сторона AC — основание. На продолжении стороны CB за точку В отмечена точка...
ID 67755 • Задание №13
а) Решите уравнение $\log _2 синус левая круглая скобка x плюс дробь: числитель: 5 Пи , знаменатель: 12 конец...
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...