Задание 4 (окружность)
Дано:
- Три попарно пересекающиеся хорды.
- Длина одной хорды равна a.
- Точки пересечения делят эту хорду на три части: две крайние части равны между собой, а средняя часть в два раза больше крайних.
Найти: радиус окружности R.
Решение:
- Пусть хорда AB разделена точками C и D на три части: AC = DB = x, а CD = 2x. Тогда длина хорды a = AC + CD + DB = x + 2x + x = 4x. Отсюда x = a/4.
- Средняя часть хорды CD = 2x = 2(a/4) = a/2.
- Пусть O - центр окружности, R - радиус. Проведем перпендикуляр OM к хорде AB. Точка M будет серединой хорды, если хорда является диаметром.
- Рассмотрим хорду AB. Если точки C и D делят хорду на части a/4, a/2, a/4, то средняя часть (a/2) является диаметром, если она проходит через центр окружности.
- Если средняя часть хорды (a/2) является диаметром, то радиус окружности равен половине этой части: R = (a/2) / 2 = a/4.
- Проверим условие: две другие части хорды (a/4) равны радиусу, что соответствует случаю, когда эти части являются радиусами, проведенными к концам хорды, находящейся на расстоянии R от центра.
Ответ: Радиус окружности равен a/4.
Задание 5 (четырехугольник)
Доказательство:
- Пусть дан выпуклый четырехугольник ABCD.
- Проведем биссектрисы внутренних углов: AI, BI, CI, DI.
- Рассмотрим треугольник ABM, где AM и BM - биссектрисы углов A и B соответственно. Сумма углов в треугольнике равна 180°.
- Сумма углов A и B равна 180° (так как они являются соседними внутренними углами параллелограмма, если ABCD - параллелограмм, или могут быть произвольными).
- Углы MAB и MBA являются половинами углов A и B, так как AI и BI - биссектрисы.
- Сумма углов MAB + MBA = (A/2) + (B/2) = (A+B)/2.
- Если ABCD - четырехугольник, то сумма его углов равна 360°.
- Углы в треугольнике ABM:
∠MAB + ∠MBA + ∠AMB = 180° ∠AMB = 180° - (∠MAB + ∠MBA)∠AMB = 180° - (A/2 + B/2)- Пусть точки пересечения биссектрис соседних углов будут M, N, P, Q: M - пересечение биссектрис A и B, N - биссектрис B и C, P - биссектрис C и D, Q - биссектрис D и A.
- Угол ∠AMB = 180° - (A/2 + B/2).
- Угол ∠BNC = 180° - (B/2 + C/2).
- Угол ∠CPD = 180° - (C/2 + D/2).
- Угол ∠DQA = 180° - (D/2 + A/2).
- Сумма углов четырехугольника MNPQ:
∠AMB + ∠BNC + ∠CPD + ∠DQA = (180° - (A/2 + B/2)) + (180° - (B/2 + C/2)) + (180° - (C/2 + D/2)) + (180° - (D/2 + A/2)) = 720° - (A + B + C + D)- Так как сумма углов четырехугольника ABCD равна 360°, то
A + B + C + D = 360° ∠AMB + ∠BNC + ∠CPD + ∠DQA = 720° - 360° = 360°- Таким образом, сумма углов четырехугольника MNPQ равна 360°, что подтверждает, что MNPQ является четырехугольником.
- Теперь докажем, что он вписанный (т.е. сумма противоположных углов равна 180°).
- Рассмотрим противоположные углы ∠AMB и ∠CPD.
∠AMB + ∠CPD = (180° - (A/2 + B/2)) + (180° - (C/2 + D/2)) = 360° - (A/2 + B/2 + C/2 + D/2) = 360° - (A+B+C+D)/2 = 360° - 360°/2 = 360° - 180° = 180°- Аналогично,
∠BNC + ∠DQA = 180° - Следовательно, сумма противоположных углов четырехугольника MNPQ равна 180°, что означает, что он является вписанным в окружность.
Вывод: Точки пересечения соседних биссектрис углов четырехугольника образуют вписанный четырехугольник.