Математика ЕГЭ
Русский язык ЕГЭ
Математика 5-7
Математика ОГЭ
Физика
Кликните, чтобы открыть меню

6. Геометрия на плоскости (планиметрия). Часть II

1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения

Окружность, вписанная в многоугольник или угол (страница 3)

Окружность называется вписанной в выпуклый многоугольник/угол, если она касается всех сторон этого многоугольника/угла.
Тогда многоугольник/угол называется описанным около окружности.

 

\(\blacktriangleright\) В любой треугольник можно вписать окружность. Ее центр лежит на пересечении биссектрис треугольника (рис. 1).

 

Площадь описанного треугольника ищется по формуле \[{\Large{S_{\triangle}=p\cdot r}},\]

где \(p\) – полупериметр.


 

\(\blacktriangleright\) Если в прямоугольный треугольник вписана окружность, \(a, b\) – катеты, \(c\) – гипотенуза, \(r\) – радиус этой окружности, то верна формула: \[{\large{r=\dfrac{a+b-c}2}}\]

 

\(\blacktriangleright\) Если в выпуклый четырехугольник можно вписать окружность, то суммы его противоположных сторон равны.
И наоборот: если суммы противоположных сторон выпуклого четырехугольника равны, то в него можно вписать окружность (рис. 2).
Центр вписанной окружности лежит на пересечении биссектрис углов.
Площадь описанного четырехугольника ищется по формуле

\[{\large{S_{\text{опис.4-к}}=p\cdot r}},\]

где \(p\) – полупериметр.


 

\(\blacktriangleright\) Если в параллелограмм вписана окружность, то он – ромб (рис. 3).

 

\(\blacktriangleright\) Если в прямоугольник вписана окружность, то он – квадрат (рис. 4).

 

\(\blacktriangleright\) Если в угол вписана окружность, то ее центр лежит на биссектрисе этого угла (рис. 5).

Задание 15 #3105
Уровень задания: Равен ЕГЭ

К окружности, вписанной в треугольник \(ABC\), проведены три касательные, параллельные сторонам треугольника. Периметры отсеченных треугольников равны \(5, 6\) и \(7\). Найдите периметр треугольника \(ABC\).

Добавить задание в избранное



Рассмотрим рисунок. Пусть \(A_1, B_1, C_1\) – точки касания сторон \(\triangle ABC\) с окружностью. \(A', B', C'\) – точки на окружности, через которые проведены касательные параллельно сторонам треугольника. Получились треугольники \(AMN, BLK, CPR\). Пусть \(P_{AMN}=5, P_{BLK}=6, P_{CPR}=7\).
Так как отрезки касательных, проведенных из одной точки к окружности, равны, то \(MA'=MC_1, NA'=NB_1\). Следовательно, \[P_{AMN}=AM+MA'+NA'+AN=AM+MC_1+NB_1+AN=AC_1+AB_1=5\] Аналогично для других треугольников: \[\begin{aligned} &P_{BLK}=BC_1+BA_1=6\\ &P_{CPR}=CA_1+CB_1=7 \end{aligned}\] Следовательно, \[P_{ABC}=(AC_1+AB_1)+(BC_1+BA_1)+(CA_1+CB_1)=5+6+7=18.\]

Ответ: 18

Задание 16 #2374
Уровень задания: Равен ЕГЭ

В треугольник \(ABC\) вписана окружность с центром в точке \(O\), причем \(\angle BAO=20^\circ\), \(\angle OBA=35^\circ\). Найдите \(\angle BCO\). Ответ дайте в градусах.

Добавить задание в избранное

Т.к. центр вписанной окружности лежит на пересечении биссектрис углов треугольника, то \(AO, BO, CO\) – биссектрисы углов \(A, B, C\) соответственно.



Следовательно, \(\angle A+\angle B+\angle C=2\angle BAO+2\angle ABO+2\angle BCO=180^\circ\), откуда \(\angle BCO=90^\circ -\angle BAO-\angle ABO=90^\circ-20^\circ-35^\circ=35^\circ\).

Ответ: 35

Задание 17 #2377
Уровень задания: Равен ЕГЭ

Окружность \(S\) касается стороны \(BC\) и продолжений сторон \(AB\) и \(AC\) треугольника \(ABC\). Найдите длину отрезка касательной к окружности \(S\), проведенной из точки \(A\), если периметр треугольника \(ABC\) равен \(20\).

Добавить задание в избранное

Рассмотрим рисунок:


 

Т.к. отрезки касательных, проведенных из одной точки, равны, то \(CN=CM\), \(BM=BK\), \(AN=AK\). Таким образом, периметр

 

\(P=AC+CB+BA=AC+CM+MB+BA=AC+CN+BK+BA=\)
\(=(AC+CN)+(KB+BA)=AN+KA=2AN\)

Следовательно, \(AN=\frac12P=10\).

Ответ: 10

Задание 18 #2425
Уровень задания: Равен ЕГЭ

Около окружности, радиус которой равен \(4\), описан прямоугольный треугольник, гипотенуза которого равна \(20\). Найдите периметр этого треугольника.

Добавить задание в избранное

Рассмотрим прямоугольный треугольник \(ABC\) (\(\angle C=90^\circ\)), \(AB=20\). Пусть \(O\) – центр вписанной в него окружности. Пусть также \(A_1, B_1, C_1\) – точки касания на сторонах \(BC, AC, AB\) соответственно.


 

Т.к. отрезки касательных, проведенных из одной точки к окружности, равны, то \[AC_1=AB_1=x; \qquad BC_1=BA_1=y; \qquad CA_1=CB_1.\]

Заметим также, что радиусы \(OB_1\) и \(OA_1\) перпендикулярны \(AC\) и \(BC\) соответственно (как радиусы, проведенные в точку касания). Следовательно, \(CB_1OA_1\) – прямоугольник (четырехугольник, имеющий три прямых угла). Но т.к. его смежные стороны равны, то это – квадрат. Следовательно, \(CA_1=CB_1=4\).

 

Тогда периметр треугольника равен:

\[AB+BC+CA=(x+y)+(y+4)+(4+x)=2(x+y)+4+4=2\cdot 20+8=48.\]

Ответ: 48

Задание 19 #2426
Уровень задания: Равен ЕГЭ

В ромб со стороной \(8\) вписана окружность. Найдите радиус этой окружности, если площадь ромба равна \(10\).

Добавить задание в избранное

Пусть дан ромб \(ABCD\), \(AB=8\), \(O\) – центр окружности, вписанной в этот ромб. Т.к. центр окружности, вписанной в многоугольник, лежит на пересечении биссектрис его углов, то \(O\) – точка пересечения диагоналей ромба (т.к. они являются биссектрисами углов ромба). Пусть \(K\) – точка касания окружности со стороной \(AB\). Тогда \(OK=r\) – радиус окружности.


 

Рассмотрим треугольники \(OKA\) и \(OBA\). Они подобны по двум углам. Следовательно, \[\dfrac{OK}{OB}=\dfrac{OA}{AB} \quad \Rightarrow \quad r=OK=\dfrac{OA\cdot OB}{AB}\]

Т.к. площадь ромба равна полупроизведению диагоналей, то \(S=\frac12\cdot AC\cdot BD=\frac12\cdot 2\,OA\cdot 2\,OB=2\,OA\cdot OB=10\). Отсюда \(OA\cdot OB=5\). Следовательно,

\[r=\dfrac58=0,625.\]

Ответ: 0,625

Задание 20 #2376
Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

В треугольник вписана окружность радиуса \(2,4\sqrt3\). Одна из сторон треугольника равна \(13\), а разность двух других равна \(5\). Найдите большую сторону этого треугольника.

Добавить задание в избранное

1) Пусть в треугольнике \(BC=13\), \(AC-AB=5\). Таким образом, наибольшей стороной будет или \(AC\), или \(BC\).

 

Т.к. отрезки касательных, проведенных из одной точки к окружности, равны, то \(AM=AK=a\), \(BM=BN=b\), \(CN=CK=c\) (где \(M,N,K\) – точки касания).


 

Таким образом, из условия следует, что \(b+c=13\), \(a+c-(a+b)=c-b=5\). Решая систему из этих двух уравнений, находим, что \(b=4\), \(c=9\).

 

2) Заметим, что полупериметр данного треугольника равен \(a+b+c=a+13\), а площадь по формуле Герона равна
\(S=\sqrt{(a+b+c)(a+b+c-(a+b))(a+b+c-(a+c))(a+b+c-(b+c))}=\)

 

\(=\sqrt{(a+b+c)\cdot a\cdot b\cdot c}=6\sqrt{a(a+13)}.\)

 

Тогда по формуле (площадь равна полупериметру, умноженному на радиус вписанной окружности) имеем:

\[S=(a+b+c)\cdot r \quad \Rightarrow \quad 6\sqrt{a(a+13)}= (a+13)\cdot 2,4\sqrt3 \quad \Rightarrow \quad 36a=(a+13)\cdot \left(\dfrac{12}5\sqrt3\right)^2,\]

откуда \(a=12\). Следовательно, \(AC=12+9=21>BC\). Значит, большая сторона равна \(21\).

Ответ: 21

Задание 21 #2420
Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

Окружность вписана в угол \(B\), равный \(60^\circ\). Найдите радиус этой окружности, если расстояние между точками касания окружности и сторон угла равно \(3\sqrt3\).

Добавить задание в избранное

Обозначим точки касания окружности и сторон угла за \(A\) и \(C\). Тогда известно, что \(AC=3\sqrt3\). Пусть также \(O\) – центр окружности.


 

Тогда \(OA\) – радиус окружности, причем \(OA\perp BA\) (т.к. \(BA\) – касательная, а радиус, проведенный в точку касания, перпендикулярен касательной).

 

Рассмотрим \(\triangle ABC\): он равнобедренный (\(AB=BC\) как отрезки касательных, проведенных из одной точки), следовательно, \(\angle A=\angle C=0,5\cdot(180^\circ-60^\circ)=60^\circ\). Таким образом, он равносторонний, следовательно, \(AB=AC=3\sqrt3\).

 

Т.к. окружность вписана в угол, то ее центр лежит на биссектрисе этого угла, то есть \(\angle ABO=30^\circ\). Тогда из прямоугольного \(\triangle ABO\):

\[\mathrm{tg}\,30^\circ=\dfrac{OA}{BA}=\dfrac{OA}{3\sqrt3} \quad \Rightarrow \quad OA=3\sqrt3\cdot \dfrac{\sqrt3}3=3.\]

Ответ: 3

1 2 3 4