Задание 17 ЕГЭ (профиль): вписанные окружности и треугольники — гайд по планиметрии
Задачи (43)
- № 509425Точка О — центр окружности, вписанной в треугольник ABC. На продолжении отрезка AO за точку О отмечена точка K так, что BK = OK.а) Докажите,с разбором
- № 512359В треугольник ABC вписана окружность радиуса R, касающаяся стороны AC в точке M , причём AM = 2R и CM = 3R.а) Докажите, что треугольник ABC с разбором
- № 502296В треугольник ABC вписана окружность радиуса R, касающаяся стороны AC в точке D, причём AD = R.а) Докажите, что треугольник ABC прямоугольныс разбором
- № 504832Окружность с центром O, вписанная в треугольник ABC, касается стороны BC в точке P и пересекает отрезок BO в точке Q. При этом отрезки OC и с разбором
- № 504853Дан равнобедренный треугольник ABC с основанием AC. Вписанная в него окружность с центром O касается боковой стороны BC в точке P и пересекас разбором
- № 513349Первая окружность с центром O, вписанная в равнобедренный треугольник KLM, касается боковой стороны KL в точке B, а основания ML — в точке Aс разбором
- № 514476В треугольнике АВС угол АВС равен 60°. Окружность, вписанная в треугольник, касается стороны AC в точке M.а) Докажите, что отрезок BM не болс разбором
- № 517479В прямоугольном треугольнике ABC проведена высота CH из вершины прямого угла C. В треугольники ACH и BCH вписаны окружности с центрами O1 и с разбором
- № 518914Окружность с центром O, вписанная в треугольник ABC, касается его сторон BC, AB и AC в точках K, L и M соответственно. Прямая KM вторично пес разбором
- № 519517Угол BAC треугольника ABC равен … Сторона BC является хордой такой окружности с центром O и радиусом R, которая проходит через центр окружнос разбором
- № 525729Окружность с центром O, вписанная в треугольник ABC, касается стороны BC в точке K. К этой окружности проведена касательная, параллельная бис разбором
- № 526593Окружность, вписанная в треугольник ABC, касается сторон BC и AC в точках M и N соответственно, E и F — середины сторон AB и AC соответственс разбором
- № 529581Вписанная в треугольник ABC окружность с центром O касается сторон AB и AC в точках M и N соответственно. Прямая BO пересекает окружность, ос разбором
- № 530675В треугольнике ABC проведена биссектриса BK.а) Докажите, что … б) Найдите площадь треугольника ABC, если AB = 13, BC = 7 и …с разбором
- № 530827В треугольник ABC вписана окружность радиуса 4, касающаяся стороны AC в точке M, причём AM = 8 и CM = 12.а) Докажите, что треугольник ABC прс разбором
- № 549976В прямоугольный треугольник АВС с катетами АС = 4, ВС = 3 вписана окружность с центром О, касающаяся сторон ВС, АС и АВ треугольника в точкас разбором
- № 551764Окружность с центром О, вписанная в треугольник АВС, касается его сторон ВС, АВ и АС в точках K, L и М соответственно. Прямая КМ вторично пес разбором
- № 552933Дан прямоугольный треугольник АВС с прямым углом С. На катете АС взята точка М. Окружность с центром О и диаметром СМ касается гипотенузы в с разбором
- № 553832В треугольнике ABC AB = 3, … Хорда KN окружности, описанной около треугольника ABC, пересекает отрезки AC и BC в точках M и L соответственнос разбором
- № 558931В каждый угол равнобедренного треугольника ABC, в котором AB = 10, AC = BC = 13, вписана окружность единичного радиуса, точки О1, О2 и О3 цес разбором
- № 563110Окружность, вписанная в треугольник ABC, делит медиану BM на три равные части.а) Докажите, что BC : CA : AB = 5 : 10 : 13.б) Найдите радиус с разбором
- № 620972На стороне KM остроугольного треугольника PKM (PK ≠ PM) как на диаметре построена полуокружность, пересекающая высоту PS в точке T, PS = 8, с разбором
- № 624606Окружность радиуса 1 вписана в треугольник ABC, в котором … Эта окружность касается средней линии треугольника ABC, параллельной стороне AC.с разбором
- № 627992Окружность вписана в треугольник ABC, P — точка касания окружности со стороной AB, точка M — середина AB.а) Докажите, что … б) Найдите углы с разбором
- № 630038В прямоугольном треугольнике ABC на гипотенузу AB опущена высота CH. В треугольнике ACH проведена биссектриса CE угла ACH.а) Докажите, что тс разбором
- № 630705Точка D лежит на основании AC равнобедренного треугольника ABC. Точки I и J — центры окружностей, описанных около треугольников ABD и CBD сос разбором
- № 635310Первая окружность проходит через вершины А и В треугольника ABC и пересекает стороны AC и BC в точках D и E соответственно. Вторая окружностс разбором
- № 637821Высоты BB1 и CC1 остроугольного треугольника ABC пересекаются в точке H. а) Докажите, что … б) Найдите расстояние от центра окружности, описс разбором
- № 639871Окружность с центром O вписана в треугольник ABC. Касательная к окружности пересекает стороны AC и BC в точках D и E соответственно.а) Докажс разбором
- № 640017Биссектриса AD большего угла треугольника ABC со сторонами 24, 40 и 56 делит его на два треугольника, в каждый из них вписана окружность.а) с разбором
- № 642161Дан треугольник ABC. Серединный перпендикуляр к стороне AB пересекается с биссектрисой угла BAC в точке K, лежащей на стороне BC.а) Докажитес разбором
- № 645667На сторонах AB и AC треугольника ABC отмечены точки D и E соответственно так, что … точка I — центр вписанной окружности треугольника АВС.а)с разбором
- № 658696В треугольнике АВС угол АВС равен 60°. Окружность, вписанная в треугольник, касается стороны AC в точке M.а) Докажите, что отрезок BM не болс разбором
- № 660765Периметр треугольника ABC равен 24. Точки E и F — середины сторон AB и BC соответственно. Отрезок EF касается окружности, вписанной в треугос разбором
- № 674585Вписанная в треугольник ABC окружность ω1 касается стороны BC в точке N так, что CN : NB = 1 : 2. Окружность ω2 касается стороны BC в точке с разбором
- № 674830В треугольнике АВС высота СН и медиана CK делят угол АСВ на три равных угла. Площадь треугольника АВС равна … а) Докажите, что треугольник Ас разбором
- № 683411Периметр треугольника ABC равен 36. Точки E и F — середины сторон AB и BC соответственно. Отрезок EF касается окружности, вписанной в треугос разбором
- № 689291В прямоугольной трапеции ABCD с меньшей боковой стороной АВ = 4 и … из вершины D на диагональ АС опущен перпендикуляр DH. При этом треугольнс разбором
- № 691005Окружность с центром в точке О вписана в треугольник АВС, пересекает отрезок АО в точке М и касается стороны АВ в точке N. Прямые NM и BO пас разбором
- № 691977Через центр окружности, вписанной в треугольник ABC, проведена прямая, параллельная стороне AC и пересекающая стороны BA и BC в точках M и Nс разбором
- № 692906В треугольнике АВС BC = 8, AC = 7 проведена биссектриса ВЕ, которая пересекает сторону АС в точке E, причем известно, что центр О вписанной с разбором
- № 700711На боковых сторонах AB и AC равнобедренного треугольника ABC (AB = AC) отложены отрезки BP и AQ соответственно, причём BP = AQ, причем точкис разбором
- № 701442В прямоугольный треугольник ABC вписана окружность, касающаяся катетов AC, BC и гипотенузы AB в точках M, E и K соответственно. Отрезок EH —с разбором
Ответы кратко — все задачи подтемы
| № | Условие | Ответ |
|---|---|---|
| 509425 | Точка О — центр окружности, вписанной в треугольник ABC. На продолжении отрезка AO за точк… | 14,4 |
| 512359 | В треугольник ABC вписана окружность радиуса R, касающаяся стороны AC в точке M , причём A… | б) √(5). |
| 502296 | В треугольник ABC вписана окружность радиуса R, касающаяся стороны AC в точке D, причём AD… | 40 |
| 504832 | Окружность с центром O, вписанная в треугольник ABC, касается стороны BC в точке P и перес… | a²√(2)/3. Приведем решение пункта б) Данила Касьяненко.По ус |
| 504853 | Дан равнобедренный треугольник ABC с основанием AC. Вписанная в него окружность с центром … | 3m²√(2)/4. |
| 513349 | Первая окружность с центром O, вписанная в равнобедренный треугольник KLM, касается боково… | б) 24 |
| 514476 | В треугольнике АВС угол АВС равен 60°. Окружность, вписанная в треугольник, касается сторо… | 0,65 |
| 517479 | В прямоугольном треугольнике ABC проведена высота CH из вершины прямого угла C. В треуголь… | б) 7/2. |
| 518914 | Окружность с центром O, вписанная в треугольник ABC, касается его сторон BC, AB и AC в точ… | 12/√(5). |
| 519517 | Угол BAC треугольника ABC равен альфа. Сторона BC является хордой такой окружности с центр… | 3 (3 − √(3)). |
| 525729 | Окружность с центром O, вписанная в треугольник ABC, касается стороны BC в точке K. К этой… | б) 28 |
| 526593 | Окружность, вписанная в треугольник ABC, касается сторон BC и AC в точках M и N соответств… | б) 25 √(3). |
| 529581 | Вписанная в треугольник ABC окружность с центром O касается сторон AB и AC в точках M и N … | б) 12 |
| 530675 | В треугольнике ABC проведена биссектриса BK.а) Докажите, что AK/AB = CK/BC. б) Найдите пло… | 105√(3)/4. |
| 530827 | В треугольник ABC вписана окружность радиуса 4, касающаяся стороны AC в точке M, причём AM… | б) 2 √(5). |
| 549976 | В прямоугольный треугольник АВС с катетами АС = 4, ВС = 3 вписана окружность с центром О, … | б) 1,2 |
| 551764 | Окружность с центром О, вписанная в треугольник АВС, касается его сторон ВС, АВ и АС в точ… | б) 12кореньиз5/5. |
| 552933 | Дан прямоугольный треугольник АВС с прямым углом С. На катете АС взята точка М. Окружность… | б) 28 |
| 553832 | В треугольнике ABC AB = 3, \angleACB= arcsin 3/5. Хорда KN окружности, описанной около тре… | б) 3/4. |
| 558931 | В каждый угол равнобедренного треугольника ABC, в котором AB = 10, AC = BC = 13, вписана о… | б) 29,4 |
| 563110 | Окружность, вписанная в треугольник ABC, делит медиану BM на три равные части.а) Докажите,… | б) 6√(7)/7. |
| 620972 | На стороне KM остроугольного треугольника PKM (PK ≠ PM) как на диаметре построена полуокру… | √(6449)/7. |
| 624606 | Окружность радиуса 1 вписана в треугольник ABC, в котором cos \angle ABC=0,8. Эта окружнос… | б) 6 |
| 627992 | Окружность вписана в треугольник ABC, P — точка касания окружности со стороной AB, точка M… | б) \angle A= arccos 4/5, \angle B arccos 3/5, \angle C=90 °. |
| 630038 | В прямоугольном треугольнике ABC на гипотенузу AB опущена высота CH. В треугольнике ACH пр… | б) 2 √(2). |
| 630705 | Точка D лежит на основании AC равнобедренного треугольника ABC. Точки I и J — центры окруж… | б) 21√(10)/10. |
| 635310 | Первая окружность проходит через вершины А и В треугольника ABC и пересекает стороны AC и … | б) 2 |
| 637821 | Высоты BB1 и CC1 остроугольного треугольника ABC пересекаются в точке H. а) Докажите, что … | б) 3 √(3). |
| 639871 | Окружность с центром O вписана в треугольник ABC. Касательная к окружности пересекает стор… | б) 55кореньиз3/12. |
| 640017 | Биссектриса AD большего угла треугольника ABC со сторонами 24, 40 и 56 делит его на два тр… | 1 |
| 642161 | Дан треугольник ABC. Серединный перпендикуляр к стороне AB пересекается с биссектрисой угл… | б) 27/5. |
| 645667 | На сторонах AB и AC треугольника ABC отмечены точки D и E соответственно так, что B D + C … | √(85)/2. |
| 658696 | В треугольнике АВС угол АВС равен 60°. Окружность, вписанная в треугольник, касается сторо… | б) 121/140. |
| 660765 | Периметр треугольника ABC равен 24. Точки E и F — середины сторон AB и BC соответственно. … | б) 24 |
| 674585 | Вписанная в треугольник ABC окружность ω1 касается стороны BC в точке N так, что CN : NB =… | б) arccos 4/5. |
| 674830 | В треугольнике АВС высота СН и медиана CK делят угол АСВ на три равных угла. Площадь треуг… | б) √(2)/2. |
| 683411 | Периметр треугольника ABC равен 36. Точки E и F — середины сторон AB и BC соответственно. … | б) 54 |
| 689291 | В прямоугольной трапеции ABCD с меньшей боковой стороной АВ = 4 и \angle ADC = arctg 2 из … | б) 7,5 |
| 691005 | Окружность с центром в точке О вписана в треугольник АВС, пересекает отрезок АО в точке М … | б) 49√(2)/216. |
| 691977 | Через центр окружности, вписанной в треугольник ABC, проведена прямая, параллельная сторон… | б) 8 |
| 692906 | В треугольнике АВС BC = 8, AC = 7 проведена биссектриса ВЕ, которая пересекает сторону АС … | б) 21√(15)/4. |
| 700711 | На боковых сторонах AB и AC равнобедренного треугольника ABC (AB = AC) отложены отрезки BP… | б) 2 √(2). |
| 701442 | В прямоугольный треугольник ABC вписана окружность, касающаяся катетов AC, BC и гипотенузы… | б) 4/5. |
О чём эта подтема
Задание 17 профильного ЕГЭ — планиметрическая задача из двух пунктов: «докажите» и «найдите». В подтеме «вписанные окружности и треугольники» чаще всего фигурируют: инцентр (центр вписанной окружности) и его свойства, касательные отрезки от вершин, связь вписанной и описанной окружностей одного треугольника, а также дополнительные точки, построенные через центр вписанной окружности (продолжения биссектрис, точки на описанной окружности и т.п.). Стандартный сценарий: в пункте а) нужно доказать какое-то геометрическое свойство (вписанность четырёхугольника, прямой угол, равенство отрезков), а в пункте б) — вычислить длину или расстояние, используя это свойство и данные радиусы. Такие задачи редко решаются «в лоб» через координаты — гораздо быстрее работают несколько ключевых теорем и лемм, которые стоит знать наизусть.
Что нужно знать
1. Инцентр и касательные отрезки. Центр вписанной окружности (иногда обозначают ) — точка пересечения биссектрис треугольника. Если окружность касается сторон , , в точках, а полупериметр треугольника равен , то отрезок от вершины до точки касания на прилежащих сторонах равен , от вершины — , от вершины — (здесь — стороны, противолежащие соответствующим вершинам).
2. Площадь через радиусы. (через вписанный радиус), (через описанный радиус), формула Герона . Отсюда полезное следствие: .
3. Угол между биссектрисами. Если — инцентр, то .
4. Лемма о трезубце (лемма Архимеда). Пусть биссектриса угла пересекает описанную окружность треугольника вторично в точке . Тогда равноудалена от , и от инцентра : . Это одна из самых полезных лемм для задания 17: она мгновенно даёт доказательство вписанности четырёхугольников и подсказывает, где искать нужную точку.
5. Связь отрезков биссектрисы. Для той же точки верно: , где — радиус описанной, — радиус вписанной окружности, — инцентр. Формула выводится из и .
6. Формула Эйлера. Расстояние между центром вписанной и центром описанной окружности одного треугольника: Отсюда неравенство Эйлера — удобный способ проверить численный ответ.
7. Признаки вписанного четырёхугольника. Четырёхугольник вписан в окружность тогда и только тогда, когда сумма противоположных углов равна , либо когда два угла, опирающиеся на один и тот же отрезок с одной стороны от него, равны.
8. Прямоугольный треугольник. Гипотенуза — диаметр описанной окружности: (где — гипотенуза), а .
Как решать: метод и алгоритм
- Сделать аккуратный чертёж, отметить все данные: радиусы, точки касания, дополнительные построенные точки.
- Ввести обозначения: стороны , полупериметр , углы ; если есть точка касания — сразу выразить касательные отрезки через , , .
- В пункте «докажите» искать один из типовых путей:
- через равенство вписанных углов, опирающихся на одну дугу;
- через сумму противоположных углов четырёхугольника;
- через лемму о трезубце, если в условии есть точка на продолжении биссектрисы с условием равенства отрезков (это почти всегда сигнал к применению леммы);
- через теорему, обратную теореме Пифагора, если стороны выражаются через один параметр (часто через радиус или касательные).
- В пункте «найдите» подобрать формулу, связывающую известные величины с искомой: формулу Герона, , , лемму , формулу Эйлера , теорему синусов .
- Если доказана связь треугольника с прямым углом — сразу использовать свойства прямоугольного треугольника (гипотенуза = диаметр).
- Подставить числа, довести до ответа, проверить на непротиворечивость: длины положительны, выполняется неравенство треугольника, .
Разбор примера
Пример 1. Точка — центр вписанной окружности треугольника . На продолжении за точку отмечена точка так, что . а) Докажите, что — вписанный четырёхугольник. б) Найдите , если , , .
Пункт а). Рассмотрим точку — вторую точку пересечения луча с описанной окружностью треугольника . Докажем, что .
Угол (вписанные углы опираются на одну дугу , так как — биссектриса угла ). Угол — внешний угол треугольника при вершине , значит . С другой стороны, (так как — вписанные углы на дугу ). Значит , треугольник равнобедренный, .
Точка по условию лежит на том же луче за точкой и удовлетворяет — тому же свойству, что и . На луче за точкой существует единственная точка с таким свойством, значит . Следовательно, лежит на описанной окружности треугольника , а значит четырёхугольник вписан.
Пункт б). Так как — точка пересечения биссектрисы с описанной окружностью, применима формула (это и есть равенство из раздела теории). Подставляем известные значения:
Ответ: .
Пример 2. В треугольник вписана окружность радиуса , касающаяся в точке , причём , . а) Докажите, что треугольник прямоугольный. б) Найдите расстояние между центрами вписанной и описанной окружностей при .
Пункт а). Пусть касательный отрезок из вершины равен . По свойству касательных из одной точки: (где ), (где ), а касательная из равна , где .
Полупериметр: .
Используем , где — данный вписанный радиус:
Тогда , стороны:
Проверяем: . По теореме, обратной теореме Пифагора, угол при вершине (противолежащий стороне ) прямой. Треугольник прямоугольный, что и требовалось доказать.
Пункт б). При (это вписанный радиус, обозначим ) стороны: , , . Так как треугольник прямоугольный с гипотенузой , описанный радиус равен половине гипотенузы: .
Применяем формулу Эйлера: , откуда .
Ответ: .
Типичные ошибки
- Путают, какой радиус вписанный, а какой описанный, особенно когда в условии буквой обозначен именно вписанный радиус (как в примере 2) — важно всегда явно фиксировать, что есть что, до начала вычислений.
- Неверно сопоставляют касательные отрезки со сторонами: путают и , забывают, что касательная от вершины равна , а не минус противолежащая сторона в другом порядке.
- Применяют лемму о трезубце без проверки, что точка действительно является пересечением биссектрисы именно с описанной окружностью (а не произвольной точкой с похожим условием).
- Забывают доказать единственность точки с нужным свойством на луче, из-за чего доказательство «» выглядит неполным.
- Пропускают проверку неравенства Эйлера — а ведь если после вычислений оно нарушается, это сигнал об ошибке.
- В пункте «докажите» сразу переходят к численным выкладкам, не оформляя логическую цепочку рассуждений — на экзамене это может стоить баллов даже при верном ответе в пункте б).
- Не проверяют совместимость данных: если по условию задан прямой угол или доказывается прямоугольность, полезно сразу же проверить сумму квадратов сторон как самоконтроль.
На что обратить внимание на экзамене
Перед тем как решать пункт б), убедитесь, что пункт а) действительно доказан полностью — часто вторая часть напрямую опирается на утверждение первой (как в обоих разобранных примерах: без доказательства принадлежности точки описанной окружности или без доказательства прямого угла числовой ответ не обоснован). Держите под рукой список ключевых формул: касательные отрезки , лемму о трезубце с равенством , формулу Эйлера и свойства прямоугольного треугольника. Эти инструменты закрывают большинство задач подтемы за несколько строк вычислений вместо громоздких координатных методов. Всегда делайте отдельный аккуратный чертёж для пункта а) и для пункта б), если данные меняются — это снижает число ошибок при переносе обозначений. И обязательно в конце проверяйте ответ на разумность: положительность длин, выполнение неравенства треугольника и неравенства Эйлера.
Частые вопросы
Что такое лемма о трезубце и почему она так полезна в задании 17?
Это утверждение, что точка пересечения биссектрисы угла треугольника с его описанной окружностью равноудалена от двух других вершин и от инцентра: . Она мгновенно доказывает вписанность четырёхугольников, построенных через центр вписанной окружности, и даёт формулу для вычислений.
Как найти длины касательных отрезков от вершин треугольника к вписанной окружности?
Если стороны треугольника равны , а полупериметр , то касательный отрезок от вершины равен , от вершины — , от вершины — .
Как запомнить формулу Эйлера и когда её применять?
Формула связывает расстояние между центрами вписанной и описанной окружностей с их радиусами. Применяйте её, когда известны оба радиуса (или один из них легко найти, например через гипотенузу прямоугольного треугольника) и требуется найти расстояние между центрами.
Как доказать, что четырёхугольник вписан в окружность?
Обычно достаточно показать, что сумма двух противоположных углов равна , либо что два угла, опирающиеся на один отрезок с одной стороны от него, равны между собой. В задачах с инцентром часто удобнее применить лемму о трезубце.
Почему в примере 2 треугольник оказался прямоугольным именно 3-4-5?
Из уравнения на касательный отрезок из вершины получилось , после чего стороны оказались равны — это классическая пифагорова тройка, умноженная на , поэтому квадрат наибольшей стороны равен сумме квадратов двух других.
Что делать, если не помню вывод формулы $AI\cdot IM=2Rr$?
Можно вывести её на месте: по определению вписанной окружности, а по теореме синусов для вписанного угла , опирающегося на хорду . Перемножив, получаем .