18

Решение: Окружность и подобие треугольников

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 18 · Планиметрия
ВысокаяФИПИ2B52E7Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 9 шагов
Условие

Окружность проходит через вершины $B$ и $C$ треугольника $ABC$ и пересекает $AB$ и $AC$ в точках $C_1$ и $B_1$ соответственно.

а) Докажите, что треугольник $ABC$ подобен треугольнику $AB_1C_1$.

б) Вычислите длину стороны $B_1C_1$ и радиус данной окружности, если $\angle A=120^\circ$, $BC=10\sqrt{7}$ и площадь треугольника $AB_1C_1$ в три раза меньше площади четырёхугольника $BCB_1C_1$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

9 шагов
1

Угол $A$ является общим для треугольников $ABC$ и $AB_1C_1$, поскольку $B_1\in AC$ и $C_1\in AB$.

2

Так как точки $B$, $C$, $B_1$, $C_1$ лежат на одной окружности, углы $ABC$ и $AB_1C_1$ равны как вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу $BC$. Следовательно, треугольники $ABC$ и $AB_1C_1$ подобны по двум углам.

3

Пусть $S_1=S_{AB_1C_1}$, а $S_2=S_{BCB_1C_1}$. По условию $S_2=3S_1$, поэтому $S_{ABC}=S_1+S_2=4S_1$.

4

Если $k$ — коэффициент подобия треугольников $AB_1C_1$ и $ABC$, то $k^2=\frac{S_1}{S_{ABC}}=\frac14$, значит $k=\frac12$.

5

Соответствующие стороны пропорциональны, поэтому $B_1C_1=k\cdot BC=\frac12\cdot10\sqrt7=5\sqrt7$.

6

Так как $B_1$ и $C_1$ являются серединами соответствующих сторон $AC$ и $AB$, введём координаты: $A=(0,0)$, $B=(c,0)$, $C=(b\cos120^\circ,b\sin120^\circ)$. Уравнение окружности имеет вид $x^2+y^2+ux+vy+w=0$.

7

На прямой $AB$ окружность пересекается при параметрах $1$ и $\frac12$, поэтому $w=\frac{c^2}{2}$. Аналогично на прямой $AC$ получаем $w=\frac{b^2}{2}$. Следовательно, $b=c$, то есть $AB=AC$.

8

Из теоремы косинусов для равнобедренного треугольника $ABC$: $BC^2=AB^2+AC^2-2\cdot AB\cdot AC\cos120^\circ=3AB^2$. Поэтому $AB=\frac{10\sqrt{21}}{3}$.

Для найденной окружности коэффициенты её уравнения дают центр и радиус; после подстановки получается $R=\frac{\sqrt7}{2}AB=\frac{35\sqrt3}{3}$.

Ответ

$B_1C_1=5\sqrt7$, радиус окружности $R=\frac{35\sqrt3}{3}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Путать площадь четырёхугольника $BCB_1C_1$ с площадью всего треугольника $ABC$.

Использовать коэффициент подобия, равный отношению площадей, вместо квадратного корня из отношения площадей.

Не обосновать равенство сторон $AB$ и $AC$ перед вычислением радиуса.

Применить формулу радиуса описанной окружности треугольника $ABC$, хотя искомая окружность не проходит через точку $A$.

Закрепить приёмВ теме «Планиметрия» ещё 131 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 18 ЕГЭ, математика, профиль

Разбор этой задачи разложен на 9 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Планиметрия»: в ней 132 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.