РУҚА
18

Решение: Окружность и точки на сторонах

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 18 · Планиметрия
ВысокаяФИПИ7C842BРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 13 шагов
Условие

В треугольнике $ABC$ точки $M$ и $N$ лежат на сторонах $AB$ и $BC$ соответственно так, что $AM:MB=CN:NB=2:3$. Окружность, вписанная в треугольник $ABC$, касается отрезка $MN$ в точке $L$.

а) Докажите, что $AB+BC=4AC$. б) Найдите радиус окружности, вписанной в треугольник $ABC$, если $ML=\dfrac{9}{5}$, $LN=3$.

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

13 шагов
1

Обозначим $a=BC$, $b=CA$, $c=AB$. Пусть точки касания вписанной окружности со сторонами $AB$, $BC$, $CA$ делят их на отрезки с длинами $x$, $y$, $z$, где $x$ — касательная длина от вершины $A$, $y$ — от вершины $B$, $z$ — от вершины $C$. Тогда

$$c=x+y,\qquad a=y+z,\qquad b=x+z$$
2

Рассмотрим координаты точек $M$ и $N$ в барицентрической системе относительно треугольника $ABC$. Из отношений $AM:MB=2:3$ и $CN:NB=2:3$ получаем

$$M=\left(\frac35,\frac25,0\right),\qquad N=\left(0,\frac35,\frac25\right)$$
3

Уравнение прямой $MN$ в барицентрических координатах имеет вид

$$4u-6v+9w=0$$
4

Внутренний центр вписанной окружности имеет барицентрические координаты $(a:b:c)$. Условие касания прямой $MN$ к вписанной окружности приводит к равенству

$$2y=3(x+z)$$
5

Так как $b=x+z$, получаем $2y=3b$. Следовательно, $y=\frac{3b}{2}$. Тогда

$$a+c=(y+z)+(x+y)=x+2y+z=(x+z)+2y=b+3b=4b$$
6

Поскольку $b=AC$, $a=BC$, $c=AB$, доказано утверждение пункта а):

$$AB+BC=4AC$$
7

Из равенства $2y=3(x+z)$ и $b=x+z$ следует $2y-3x=3z$, а также $2y-3z=3x$. Так как $AM=\frac{2c}{5}=\frac{2(x+y)}5$, расстояние от $M$ до точки касания на $AB$ равно

$$ML=\left|AM-x\right|=\left|\frac{2(x+y)}5-x\right|=\frac{|2y-3x|}{5}=\frac{3z}{5}$$
8

Используя $ML=\frac95$, находим

$$\frac{3z}{5}=\frac95\quad\Longrightarrow\quad z=3$$
9

Аналогично, поскольку $CN=\frac{2a}{5}=\frac{2(y+z)}5$, получаем

$$LN=\left|CN-z\right|=\frac{|2y-3z|}{5}=\frac{3x}{5}$$
10

Из условия $LN=3$ следует

$$\frac{3x}{5}=3\quad\Longrightarrow\quad x=5$$
11

Так как $2y=3(x+z)$, имеем

$$2y=3(5+3)=24\quad\Longrightarrow\quad y=12$$
12

Полупериметр треугольника равен $s=x+y+z=20$. Площадь треугольника по формуле Герона:

$$S=\sqrt{sxyz}=\sqrt{20\cdot5\cdot12\cdot3}=60$$

Радиус вписанной окружности равен отношению площади к полупериметру:

$$r=\frac{S}{s}=\frac{60}{20}=3$$
Ответ

а) $AB+BC=4AC$; б) $r=3$.

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

Где здесь ошибаются

Неверно сопоставляют касательные длины $x$, $y$, $z$ сторонам треугольника.

Забывают, что из одной точки к окружности длины касательных равны.

Используют формулу Герона с периметром вместо полупериметра.

Не учитывают, что $s=x+y+z$ и $S^2=sxyz$ для треугольника, заданного касательными длинами.

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 13 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.