Тапсырмалар на дуги и вписанные углы
Задачи на окружность и вписанные фигуры удобно решать по одному алгоритму: определить, на какую дугу опирается угол, связать угол с дугой, а затем использовать свойства хорд, треугольников и четырёхугольников. Перед чтением полезно повторить вписанный угол и хорду и дугу окружности.
Основные понятия и главное свойство
Пусть \(A\), \(B\) и \(C\) — точки окружности. Угол \(\angle ACB\) называется вписанным, если его вершина лежит на окружности, а стороны проходят через две другие точки окружности. Угол опирается на дугу \(AB\), которая не содержит вершину \(C\). Хорда \(AB\) — отрезок, соединяющий две точки окружности.
Вписанный угол равен половине градусной меры дуги, на которую он опирается. Если угол \(\angle ACB\) опирается на дугу \(AB\), то учитывается именно дуга \(AB\), не содержащая вершину угла.
1) Вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны. 2) Вписанный угол, опирающийся на диаметр, прямой. 3) Центральный угол, опирающийся на ту же дугу, вдвое больше вписанного.
Если известен угол, сначала умножьте его на \(2\) и получите дугу. Если известна дуга, разделите её меру на \(2\). Для полуокружности дуга равна \(180^\circ\), поэтому любой вписанный угол, опирающийся на диаметр, равен \(90^\circ\).
Алгоритм нахождения дуги и угла
- Найдите вершину вписанного угла и назовите две точки, через которые проходят его стороны.
- Определите дугу между этими двумя точками. Убедитесь, что она не содержит вершину угла.
- Примените связь \(\text{дуга}=2\cdot\text{вписанный угол}\) немесе \(\text{вписанный угол}=\frac{1}{2}\cdot\text{дуга}\).
- Если требуется другой угол, сравните дуги, на которые он опирается, или используйте свойства треугольника и четырёхугольника.
Если дуга обозначена двумя буквами, например \(\overset{\frown}{AB}\), выбирайте её по рисунку. Для вписанного угла берётся дуга между концами его сторон, противоположная вершине. Если нужно указать большую дугу, используют три буквы, например \(\overset{\frown}{ACB}\).
Углы, опирающиеся на одну хорду с одной стороны от хорды, равны. Если вершины находятся по разные стороны хорды, соответствующие углы в сумме дают \(180^\circ\).
Вписанный угол опирается на дугу \(AB\) величиной \(124^\circ\). Чему равен угол?
Окружность и вписанный треугольник
Если все вершины треугольника лежат на окружности, треугольник называют вписанным. Его стороны являются хордами. Для решения обычно достаточно найти один или несколько углов через дуги, а затем использовать сумму углов треугольника.
Если одна сторона вписанного треугольника является диаметром окружности, то треугольник прямоугольный. Это частный случай теоремы о вписанном угле.
В равнобедренном треугольнике равны углы при основании. Если равны хорды, то равны и стягиваемые ими дуги, а значит, равны вписанные углы, опирающиеся на эти дуги. Связь между хордой и дугой часто позволяет быстро обнаружить равенство углов.
Вписанный четырёхугольник
Четырёхугольник является вписанным, если все его вершины лежат на одной окружности. В нём противоположные углы дополняют друг друга до развёрнутого угла.
Сумма противоположных углов вписанного четырёхугольника равна \(180^\circ\).
Это свойство полезно, когда один угол дан непосредственно, а второй не связан с ним очевидной дугой. Также можно разбить четырёхугольник диагональю на два треугольника и применять теорему о вписанном угле.
Разобранный пример
В окружность вписан четырёхугольник \(ABCD\). Дуга \(AB\) равна \(86^\circ\), а дуга \(BC\) равна \(124^\circ\). Найдите угол \(\angle ADC\).
Не путайте вписанный и центральный угол: центральный равен дуге, а вписанный — половине дуги. Не берите дугу, содержащую вершину угла. Не забывайте, что сумма всех дуг окружности равна \(360^\circ\), а дуга диаметра — \(180^\circ\). В вписанном четырёхугольнике складываются противоположные углы, а не соседние.
Хорды, диаметры и дополнительные приёмы
Диаметр — хорда, проходящая через центр. Он делит окружность на две равные дуги по \(180^\circ\). Перпендикуляр из центра к хорде делит хорду и соответствующую дугу пополам. Эти факты особенно полезны в задачах, где нужно найти длину хорды или расстояние до неё; такие задачи разобраны на странице расстояние от центра окружности до хорды.
Если в условии встречается радиус описанной окружности треугольника, сначала найдите нужный угол по дуге, а затем используйте связь стороны и радиуса. Сама тема радиуса подробнее изложена на странице радиус описанной окружности. Градусные меры дуг удобно повторить по странице градусная мера дуги.
- Угол с вершиной на окружности — вписанный.
- Угол с вершиной в центре — центральный.
- Вписанный угол равен половине дуги.
- Противоположные углы вписанного четырёхугольника в сумме дают \(180^\circ\).
- Угол, опирающийся на диаметр, равен \(90^\circ\).
Быстрая проверка
Главное
- Вписанный угол равен половине дуги, на которую он опирается.
- Для поиска дуги умножайте вписанный угол на \(2\); для поиска угла делите дугу на \(2\).
- Всегда выбирайте дугу между концами сторон угла, не содержащую его вершину.
- Вписанный угол, опирающийся на диаметр, равен \(90^\circ\).
- Вписанный четырёхугольник имеет сумму противоположных углов \(180^\circ\); равные хорды стягивают равные дуги.