Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д15 C4 № 677449
i

Две окруж­но­сти пе­ре­се­ка­ют­ся в точ­ках М и N. На одной из окруж­но­стей от­ме­че­ны точки А и С, а на вто­рой  — В и D так, что ABCD  — па­рал­ле­ло­грамм. Диа­го­на­ли па­рал­ле­ло­грам­ма равны 2 и 6, а рас­сто­я­ние от их точки пе­ре­се­че­ния до пря­мой MN равно 2.

а)  До­ка­жи­те, что рас­сто­я­ние между цен­тра­ми окруж­но­стей равно 2.

б)  Най­ди­те пло­щадь па­рал­ле­ло­грам­ма ABCD, если ра­ди­у­сы окруж­но­стей равны 5 и 4.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть диа­го­на­ли па­рал­ле­ло­грам­ма пе­ре­се­ка­ют­ся в точке K, точки O1 и O2  — цен­тры окруж­но­стей, а R и r  — их со­от­вет­ству­ю­щие ра­ди­у­сы. Не ума­ляя общ­но­сти, будем счи­тать, что  R боль­ше или равно r и цен­тры окруж­но­стей лежат по одну сто­ро­ну от пря­мой MN.

Тре­уголь­ни­ки O1AC и O2BD  — рав­но­бед­рен­ные, по­то­му что  O_1A = O_1C = R и  O_2B = O_2D = r. Диа­го­на­ли па­рал­ле­ло­грам­ма точ­кой пе­ре­се­че­ния де­лят­ся по­по­лам, сле­до­ва­тель­но, от­рез­ки O1K и O2K суть ра­ди­у­сы, де­ля­щие хорду по­по­лам. В таком слу­чае, от­ре­зок O1K пер­пен­ди­ку­ля­рен хорде AC, а от­ре­зок O2K пер­пен­ди­ку­ля­рен хорде BD. Зна­чит, тре­уголь­ни­ки AKO1 и CKO2 яв­ля­ют­ся пря­мо­уголь­ны­ми. При­ме­ним в них тео­ре­му Пи­фа­го­ра, на­хо­дим  O_1K = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те минус 9 конец ар­гу­мен­та ,  O_2K = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: r в квад­ра­те минус 1 конец ар­гу­мен­та . Пусть точка P  — се­ре­ди­на от­рез­ка MN, точка H  — про­ек­ция точки K на пря­мую MN, а также  O_1O_2 = x,  O_2P = y. По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра в тре­уголь­ни­ках O1PN и O2PN:

 PN в квад­ра­те = O_1N в квад­ра­те минус O_1P в квад­ра­те = R в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те ,

 PN в квад­ра­те = O_2N в квад­ра­те минус O_2P в квад­ра­те = r в квад­ра­те минус y в квад­ра­те ,

от­ку­да

 R в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = r в квад­ра­те минус y в квад­ра­те рав­но­силь­но R в квад­ра­те минус x в квад­ра­те минус 2xy минус y в квад­ра­те = r в квад­ра­те минус y в квад­ра­те рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но 2xy = R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус x в квад­ра­те рав­но­силь­но y = дробь: чис­ли­тель: R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус x в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2x конец дроби . \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

От­рез­ки O1P и KH пер­пен­ди­ку­ляр­ны к одной пря­мой MN, сле­до­ва­тель­но, они па­рал­лель­ны, а тогда че­ты­рех­уголь­ни­ки O1PHK и O2PHK  — пря­мо­уголь­ные тра­пе­ции. Про­ве­дем из их вер­шин K и O2 вы­со­ты KL и O2F со­от­вет­ствен­но. По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра в тре­уголь­ни­ках O1KL и O2KF по­лу­ча­ем:

 KL в квад­ра­те = O_1K в квад­ра­те минус O_1L в квад­ра­те = R в квад­ра­те минус 9 минус левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те ,

 O_2F в квад­ра­те = O_2K в квад­ра­те минус KF в квад­ра­те = r в квад­ра­те минус 1 минус левая круг­лая скоб­ка 2 минус y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те .

От­рез­ки KL и O2F равны как пер­пен­ди­ку­ля­ры, за­клю­чен­ные между па­рал­лель­ны­ми пря­мы­ми. При­рав­ня­ем:

 R в квад­ра­те минус 9 минус левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = r в квад­ра­те минус 1 минус левая круг­лая скоб­ка 2 минус y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те рав­но­силь­но R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус 8 = левая круг­лая скоб­ка x плюс y минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка 2 минус y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус 8 = левая круг­лая скоб­ка x плюс y минус 2 плюс 2 минус y пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс y минус 2 минус 2 плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус 8 = x умно­жить на левая круг­лая скоб­ка x плюс 2y минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Под­ста­вим в по­лу­чен­ное вы­ра­же­ние зна­че­ние (1) и по­лу­чим:

 R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус 8 = x умно­жить на левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус x в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: x конец дроби минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус 8 = x в квад­ра­те плюс R в квад­ра­те минус r в квад­ра­те минус x в квад­ра­те минус 4x рав­но­силь­но минус 8 = минус 4x рав­но­силь­но x = 2.

б)  Из пунк­та а)  \angle O_1KC = 90 гра­ду­сов = \angle O_2KD, а тогда

 \angle CKD = \angle O_1KD минус \angle O_1KC = \angle O_1KD минус 90 гра­ду­сов = \angle O_1KD минус \angle O_2KD = \angle O_1KO_2.

Так как  O_1K = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те минус 9 конец ар­гу­мен­та = 4,  O_2K = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: r в квад­ра­те минус 1 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та и  O_1O_2 = 2, то можно вос­поль­зо­вать­ся тео­ре­мой ко­си­ну­сов в тре­уголь­ни­ке O1KO2:

 ко­си­нус \angle O_1KO_2 = дробь: чис­ли­тель: O_1K в квад­ра­те плюс O_2K в квад­ра­те минус O_1O_2 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на O_1K умно­жить на O_2K конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 16 плюс 15 минус 4, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 4 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 27, зна­ме­на­тель: 8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Най­дем пло­щадь па­рал­ле­ло­грам­ма:

 S_ABCD = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на AC умно­жить на BD умно­жить на синус \angle CKD = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 2 умно­жить на 6 умно­жить на синус \angle O_1KO_2 =
= 6 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 729, зна­ме­на­тель: 960 конец дроби конец ар­гу­мен­та = 6 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 231, зна­ме­на­тель: 960 конец дроби конец ар­гу­мен­та = 6 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 77, зна­ме­на­тель: 320 конец дроби конец ар­гу­мен­та = 6 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 77, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 385 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 20 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 385 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 20 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ2
Верно по­стро­е­на ма­те­ма­ти­че­ская мо­дель1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 498