РУҚА
18

Решение: Ортотреугольник и окружность

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 18 · Планиметрия
ВысокаяФИПИ41A5F8Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 12 шагов
Условие

В треугольнике $ABC$ угол $A$ равен $120^\circ$. Прямые, содержащие высоты $BM$ и $CN$ треугольника $ABC$, пересекаются в точке $H$. Точка $O$ — центр окружности, описанной около треугольника $ABC$.

а) Докажите, что $AH = AO$.
б) Найдите площадь треугольника $AHO$, если $BC = \sqrt{15}$, $\angle ABC = 45^\circ$.

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

12 шагов
1

Обозначим $AB=c$, $AC=b$. Разместим точку $A$ в начале координат, сторону $AB$ направим вдоль оси $Ox$. Тогда

$$B=(c,0),\qquad C=\left(-\frac b2,\frac{\sqrt3 b}{2}\right)$$
2

Так как $H$ лежит на высоте из точки $C$, прямая $CH$ вертикальна, поэтому $x_H=-\dfrac b2$. Высота из точки $B$ перпендикулярна стороне $AC$ и имеет угловой коэффициент $\dfrac1{\sqrt3}$. Следовательно,

$$H=\left(-\frac b2,-\frac{b+2c}{2\sqrt3}\right)$$
3

Центр описанной окружности равноудалён от $A$ и $B$, поэтому $x_O=\dfrac c2$. Из равенства $OA=OC$ получаем

$$O=\left(\frac c2,\frac{2b+c}{2\sqrt3}\right)$$
4

Вычислим квадраты расстояний от точки $A$ до точек $H$ и $O$:

$$AH^2=\frac{b^2}{4}+\frac{(b+2c)^2}{12}=\frac{b^2+bc+c^2}{3}$$
5

Аналогично,

$$AO^2=\frac{c^2}{4}+\frac{(2b+c)^2}{12}=\frac{b^2+bc+c^2}{3}$$
6

Следовательно, $AH^2=AO^2$, а так как длины отрезков положительны, то $AH=AO$.

7

Для второй части по теореме синусов: $BC=a=\sqrt{15}$, $\angle A=120^\circ$, $\angle B=45^\circ$, поэтому $\angle C=15^\circ$.

$$\frac{AB}{\sin 15^\circ}=\frac{AC}{\sin45^\circ}=\frac{BC}{\sin120^\circ}$$
8

Находим длины сторон:

$$AC=\sqrt{15}\cdot\frac{\sin45^\circ}{\sin120^\circ}=\sqrt{10}$$
9

Кроме того,

$$AB=\sqrt{15}\cdot\frac{\sin15^\circ}{\sin120^\circ}=\frac{\sqrt{30}-\sqrt{10}}2$$
10

В координатах площадь треугольника $AHO$ равна половине модуля определителя векторов $\overrightarrow{AH}$ и $\overrightarrow{AO}$:

$$S_{AHO}=\frac12\left|x_Hy_O-y_Hx_O\right|=\frac{AC^2-AB^2}{4\sqrt3}$$
11

Вычислим разность квадратов сторон:

$$AC^2-AB^2=10-(10-5\sqrt3)=5\sqrt3$$

Следовательно,

$$S_{AHO}=\frac{5\sqrt3}{4\sqrt3}=\frac54$$
Ответ

а) $AH=AO$. б) $S_{AHO}=\dfrac54$.

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

Где здесь ошибаются

Неверно определяют координаты ортоцентра, забывая, что высота из точки $C$ вертикальна в выбранной системе координат.

Используют $\angle C=30^\circ$ вместо правильного значения $\angle C=15^\circ$.

Путают стороны $AB$ и $AC$ при применении теоремы синусов.

Вычисляют площадь треугольника $AHO$ без модуля определителя.

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 12 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.