Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Бис­сек­три­са пря­мо­го угла пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка АВС вто­рич­но пе­ре­се­ка­ет окруж­ность, опи­сан­ную около этого тре­уголь­ни­ка, в точке L. Пря­мая, про­хо­дя­щая через точку L и се­ре­ди­ну N ги­по­те­ну­зы АВ, пе­ре­се­ка­ет катет ВС в точке М.

а)  До­ка­жи­те,  \angle BML= \angle BAC.

б)  Най­ди­те пло­щадь тре­уголь­ни­ка АВС, если AB  =  20 и CM=3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  За­ме­тим, что точка N  — центр опи­сан­ной окруж­но­сти во­круг тре­уголь­ни­ка ABC. Пусть \angle CAB= альфа . Тре­уголь­ник ANC рав­но­бед­рен­ный, по­это­му \angle ACN= альфа и \angle LCN=\angle ACN минус \angle ACL= альфа минус 45 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка . Тре­уголь­ник CLN также рав­но­бед­рен­ный, по­это­му \angle CLN= альфа минус 45 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка . Вы­чис­лим \angle LMB как внеш­ний угол в тре­уголь­ни­ке LMC:

\angle LMB=\angle LCM плюс \angle CLM=45 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка плюс альфа минус 45 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка = альфа =\angle CAB.

Что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

б)  В тре­уголь­ни­ке CMN на­хо­дим: CM=3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та ,

CN=AN= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AB=10,

\angle CMN=180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус \angle NMB=180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус альфа ,

\angle NCM=\angle LCM минус \angle LCN=45 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка альфа минус 45 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус альфа ,

тогда

\angle CNM=180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус \angle NCM минус \angle CMN=2 альфа минус 90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка .

По тео­ре­ме си­ну­сов по­лу­ча­ем:

 дробь: чис­ли­тель: 10, зна­ме­на­тель: синус левая круг­лая скоб­ка 180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: синус левая круг­лая скоб­ка 2 альфа минус 90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 10, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: минус ко­си­нус 2 альфа конец дроби рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 10, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 синус в квад­ра­те альфа минус 1 конец дроби .

Пусть  синус альфа =t, тогда

10 левая круг­лая скоб­ка 2t в квад­ра­те минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та t рав­но­силь­но 20t в квад­ра­те минус 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та t минус 10=0 рав­но­силь­но t= дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та \pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 845 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 40 конец дроби .

Оче­вид­но, что  синус альфа боль­ше 0, по­это­му

 синус альфа = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 845 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 40 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 845 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 40 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та плюс 13 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 40 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Таким об­ра­зом,

 ко­си­нус альфа = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби ,

S_ABC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AC умно­жить на BC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AB синус альфа умно­жить на AB ко­си­нус альфа = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 20 в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби =80.

Ответ: б) 80.

 

При­ве­дем ре­ше­ние Да­ни­лы Кар­по­ва.

а)  Точка N  — се­ре­ди­на ги­по­те­ну­зы пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка, сле­до­ва­тель­но, она яв­ля­ет­ся цен­тром опи­сан­ной окруж­но­сти. От­ре­зок CL  — бис­сек­три­са пря­мо­го угла, тогда \angle ACL=45 гра­ду­сов, по­это­му дуга AL равна 90°. На эту дугу опи­ра­ет­ся цен­траль­ный угол ANL, тогда \angle ANL=90 гра­ду­сов. Углы ANL и MNB равны как вер­ти­каль­ные, таким об­ра­зом, \angle MNB=90 гра­ду­сов, тогда тре­уголь­ни­ки ABC и MNB по­доб­ны по двум углам. Сле­до­ва­тель­но, \angle BML = \angle BMN = \angle BAC, что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

б)  Как до­ка­за­но в пунк­те а), тре­уголь­ни­ки ABC и MNB по­доб­ны, тогда

 дробь: чис­ли­тель: MB, зна­ме­на­тель: AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: NB, зна­ме­на­тель: CB конец дроби рав­но­силь­но MB в квад­ра­те плюс 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та MB минус 200=0 рав­но­силь­но MB= дробь: чис­ли­тель: минус 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та \pm 13 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Учи­ты­вая, что MB > 0, по­лу­чим MB=5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , тогда CB=8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та .

По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра

AC в квад­ра­те = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: AB в квад­ра­те минус CB в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 20 в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка 8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 80 конец ар­гу­мен­та ,

тогда

S_ABC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 80 конец ар­гу­мен­та =80.

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
Источники:
Методы геометрии: Тео­ре­ма си­ну­сов, Три­го­но­мет­рия в гео­мет­рии
Классификатор планиметрии: Мно­го­уголь­ни­ки, Мно­го­уголь­ни­ки и их свой­ства, Окруж­ность, опи­сан­ная во­круг тре­уголь­ни­ка