Задание 17 ЕГЭ, математика (профиль): Вписанные окружности и четырехугольники

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 17Метод площадейКомбинации фигур

Дана трапеция KLMN с основаниями KN и LM. Окружности, построенные на боковых сторонах KL и MN как на диаметрах, пересекаются в точках A и B.

а)  Докажите, что средняя линия трапеции лежит на серединном перпендикуляре к отрезку AB.

б)  Найдите AB, если известно, что боковые стороны трапеции равны 26 и 28, а средняя линия трапеции равна 15.

В подтеме 41 задач
Разбор
Главная идея: Центры окружностей на боковых сторонах — середины этих сторон, поэтому линия центров совпадает со средней линией трапеции; она перпендикулярна общей хорде ABAB и делит её пополам, что сводит задачу к вычислению высоты треугольника со сторонами, равными средней линии и половинам боковых сторон, через формулу Герона.

а) Пусть CC и DD — центры окружностей, построенных на KLKL и MNMN как на диаметрах. По определению центр окружности, построенной на отрезке как на диаметре, — это середина этого отрезка. Значит, CC — середина KLKL, DD — середина MNMN, а отрезок CDCD, соединяющий середины боковых сторон трапеции, есть её средняя линия.

Для двух пересекающихся окружностей известно свойство: прямая, соединяющая их центры, перпендикулярна общей хорде и делит её пополам. Общая хорда здесь — отрезок ABAB (точки пересечения окружностей). Значит, линия центров CDCD перпендикулярна ABAB и проходит через его середину, то есть CDCD — серединный перпендикуляр к ABAB. Так как CDCD — средняя линия трапеции, утверждение доказано.

б) Пусть HH — середина ABAB. Тогда AHAH — высота треугольника CADCAD, опущенная на сторону CDCD (так как CD⊥ABCD\perp AB по доказанному в пункте а).

Найдём стороны треугольника CADCAD: CDCD равна средней линии трапеции, то есть CD=15CD=15. Так как AA лежит на окружности с диаметром KLKL, а CC — центр этой окружности, то ACAC — радиус: AC=12KL=12⋅28=14AC=\dfrac12 KL=\dfrac12\cdot28=14. Аналогично AD=12MN=12⋅26=13AD=\dfrac12 MN=\dfrac12\cdot26=13.

Теперь по формуле Герона находим площадь треугольника со сторонами 13,14,1513,14,15. Полупериметр: p=13+14+152=21.p=\frac{13+14+15}{2}=21. Площадь: S=p(p−13)(p−14)(p−15)=21⋅8⋅7⋅6=84.S=\sqrt{p(p-13)(p-14)(p-15)}=\sqrt{21\cdot8\cdot7\cdot6}=84.

Высота, опущенная на сторону CDCD, связана с площадью формулой S=12⋅CD⋅AHS=\dfrac12\cdot CD\cdot AH, откуда AH=2SCD=2⋅8415=16815=11,2.AH=\frac{2S}{CD}=\frac{2\cdot84}{15}=\frac{168}{15}=11,2.

Поскольку HH — середина ABAB, получаем AB=2AH=2⋅11,2=22,4.AB=2AH=2\cdot11,2=22,4.

Типичные ошибки

  • Ошибочно считают ACAC и ADAD равными целым боковым сторонам, а не их половинам (радиусам окружностей).
  • Забывают, что линия центров пересекающихся окружностей перпендикулярна общей хорде и делит её пополам, и пытаются искать ABAB другим путём.
  • Неправильно применяют формулу площади через высоту, забывая, что AHAH — половина искомого отрезка ABAB, и не умножают результат на 2.
Непонятно?

Похожие задачи