РУҚА
18

Решение: Прямоугольный треугольник и пересечения

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 18 · Планиметрия
ВысокаяФИПИ5E7BDEРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 9 шагов
Условие

В прямоугольном треугольнике $ABC$ с прямым углом $C$ точка $M$ — середина гипотенузы $AB$. Прямая, проходящая через $M$, перпендикулярна $CM$ и пересекает катет $AC$ в точке $K$, причём $AK:KC=1:2$.

а) Докажите, что $\angle BAC=30^\circ$. б) Прямые $MK$ и $BC$ пересекаются в точке $P$, а прямые $AP$ и $BK$ — в точке $Q$. Найдите $KQ$, если $BC=\sqrt{21}$.

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

Пусть $AK=x$. Тогда $KC=2x$ и $AC=3x$. Введём координаты: $A=(0,0)$, $C=(3x,0)$, $K=(x,0)$, $B=(3x,h)$, где $h=BC$.

$$M=\left(\frac{3x}{2},\frac{h}{2}\right)$$
2

Направляющий вектор $CM$ равен $\left(-\frac{3x}{2},\frac{h}{2}\right)$, а направляющий вектор $MK$ равен $\left(-\frac{x}{2},-\frac{h}{2}\right)$. Так как $MK\perp CM$, их скалярное произведение равно нулю.

$$\left(-\frac{3x}{2}\right)\left(-\frac{x}{2}\right)+\frac{h}{2}\left(-\frac{h}{2}\right)=0$$
3

Из полученного равенства находим связь между катетами.

$$\frac{3x^2-h^2}{4}=0\quad\Rightarrow\quad h^2=3x^2$$
4

В прямоугольном треугольнике $ABC$ тангенс угла $BAC$ равен отношению противолежащего катета к прилежащему.

$$\tan\angle BAC=\frac{BC}{AC}=\frac{\sqrt3x}{3x}=\frac{1}{\sqrt3}$$
5

Следовательно, $\angle BAC=30^\circ$, что доказывает пункт а).

6

Так как $BC=\sqrt{21}$ и $BC^2=3x^2$, получаем $x=\sqrt7$. Для нахождения отношений достаточно сначала рассмотреть координаты в масштабе $x=1$: $A=(0,0)$, $C=(3,0)$, $K=(1,0)$, $B=(3,\sqrt3)$, $M=\left(\frac32,\frac{\sqrt3}{2}\right)$.

$$3x^2=21\quad\Rightarrow\quad x=\sqrt7$$
7

Уравнение прямой $MK$ в выбранных координатах приводит к точке пересечения с $BC$: $P=(3,2\sqrt3)$.

8

Прямая $AP$ имеет уравнение $y=\frac{2\sqrt3}{3}x$, а прямая $BK$ задаётся параметрически. Их пересечение имеет координаты $Q=(-3,-2\sqrt3)$.

В масштабе $x=1$ вектор $\overrightarrow{KQ}=(-4,-2\sqrt3)$, поэтому $KQ=2\sqrt7$. Возвращаясь к исходному масштабу, умножаем на $x=\sqrt7$.

$$KQ=2\sqrt7\cdot\sqrt7=14$$
Ответ

$KQ=14$

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 середины гипотенузы $M$.

Используют условие перпендикулярности без учёта знаков координатных разностей.

Путают масштабный случай $x=1$ с исходными координатами.

Находят точку пересечения прямых $AP$ и $BK$, но забывают восстановить исходный масштаб.

Не обосновывают, почему из $\tan\angle BAC=\frac{1}{\sqrt3}$ следует угол $30^\circ$.

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.