Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 17 № 519661
i

В вы­пук­лом четырёхуголь­ни­ке ABCD из­вест­ны сто­ро­ны и диа­го­наль: AB  =  3, BC  =  CD  =  5, AD  =  8, AC  =  7.

а)  До­ка­жи­те, что во­круг этого четырёхуголь­ни­ка можно опи­сать окруж­ность.

б)  Най­ди­те BD.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Найдём ко­си­ну­сы углов ABC и ADC в тре­уголь­ни­ках ABC и ADC со­от­вет­ствен­но:

 ко­си­нус \widehatABC = дробь: чис­ли­тель: AB в квад­ра­те плюс BC в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB умно­жить на BC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9 плюс 25 минус 49, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 3 умно­жить на 5 конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

по­это­му ABC  =  120°. Далее,

 ко­си­нус \widehatADC = дробь: чис­ли­тель: AD в квад­ра­те плюс DC в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AD умно­жить на DC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 64 плюс 25 минус 49, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 8 умно­жить на 5 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

по­это­му ADC  =  60°.

Таким об­ра­зом, сумма про­ти­во­по­лож­ных углов че­ты­рех­уголь­ни­ка равна 180°, по­это­му во­круг него можно опи­сать окруж­ность. Для впи­сан­но­го четырёхуголь­ни­ка спра­вед­ли­ва тео­ре­ма Пто­ле­мея: про­из­ве­де­ние диа­го­на­лей четырёхуголь­ни­ка равно сумме про­из­ве­де­ний его про­ти­во­по­лож­ных сто­рон. Тогда

AC умно­жить на BD = AB умно­жить на DC плюс AD умно­жить на BC,

то есть

7 умно­жить на BD = 3 умно­жить на 5 плюс 8 умно­жить на 5,

от­ку­да BD = дробь: чис­ли­тель: 55, зна­ме­на­тель: 7 конец дроби .

 

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 55, зна­ме­на­тель: 7 конец дроби .

 

 

При­ве­дем ре­ше­ние пунк­та б) То­фи­га Али­е­ва без ис­поль­зо­ва­ния тео­ре­мы Пто­ле­мея.

За­ме­тим, что  ко­си­нус \angle BAD = минус ко­си­нус \angle BCD, по­сколь­ку  \angle BAD плюс \angle BCD = 180 в сте­пе­ни circ. Пусть  гамма = \angle BAD, тогда в тре­уголь­ни­ке BAD по тео­ре­ме ко­си­ну­сов

 BD в квад­ра­те = AD в квад­ра­те плюс AB в квад­ра­те минус 2 умно­жить на AD умно­жить на AB умно­жить на ко­си­нус гамма = 64 плюс 9 минус 48 ко­си­нус гамма .

В тре­уголь­ни­ке BCD по тео­ре­ме ко­си­ну­сов

 BD в квад­ра­те = CD в квад­ра­те плюс CB в квад­ра­те плюс 2 умно­жить на CD умно­жить на CB умно­жить на ко­си­нус гамма = 25 плюс 25 плюс 50 ко­си­нус гамма .

При­рав­ни­вая вы­ра­же­ния для BD2, по­лу­чим

 73 минус 48 ко­си­нус гамма = 50 плюс 50 ко­си­нус гамма рав­но­силь­но ко­си­нус гамма = \dfrac2398.

Тогда

 BD= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 50 плюс 50 умно­жить на \dfrac23 конец ар­гу­мен­та 98 = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: \dfrac50 левая круг­лая скоб­ка 98 плюс 23 пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та 98 = \dfrac557.

 

При­ве­дем идею ре­ше­ния Юрия Зо­ри­на.

Углы BAC и BDC равны как впи­сан­ные углы, опи­ра­ю­щи­е­ся на дугу BC. По тео­ре­ме ко­си­ну­сов найдём ко­си­нус угла BAC (он равен 11/⁠14). Далее, зная, что ко­си­ну­сы рав­ных углов равны, из тре­уголь­ни­ка BDC най­дем по тео­ре­ме ко­си­ну­сов ис­ко­мый от­ре­зок BD.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
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 выше0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: ЕГЭ по ма­те­ма­ти­ке 11.04.2018. До­сроч­ная волна, ре­зерв­ный день. Запад (часть 2)
Методы геометрии: Тео­ре­ма Пто­ле­мея, Тео­ре­ма ко­си­ну­сов
Классификатор планиметрии: Окруж­но­сти и четырёхуголь­ни­ки, Окруж­ность, опи­сан­ная во­круг че­ты­рех­уголь­ни­ка