Тема . Треугольники и их элементы

Биссектрисы

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела треугольники и их элементы
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#67558

Дан треугольник ABC.  Пусть I  — центр его вписанной окружности, P  — такая точка на стороне AB,  что угол PIB  прямой, Q  — точка, симметричная точке I  относительно вершины A.  Докажите, что точки C,I,P,Q  лежат на одной окружности.

Источники: Турнир городов - 2023, 11.4, авторы - И. Кухарчук, А.Юран

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Условие на угол PIB выглядит немного странно...однако он входит в состав угла AIB (I - центр вписанной окружности, так еще нам и намекают число 90) Какой угол тогда хочется сразу посчитать?

Подсказка 2

Угол AIB на 90 больше половины угла ACB, а, значит, углы ACI и AIP равны. На картинке много биссектрис, которые могут помочь нам в поисках подобных треугольников. А еще хочется как-то пользоваться равенством отрезков QA и AI(мы этого еще не делали)

Подсказка 3

Треугольники CIA и IPA подобны по трем углам, а в них как раз присутствует отрезок IA, так что можем записать, что IC/IP = AC/AI = AC/AQ. Смотрим, какие же треугольники содержат отрезки IC, IP, AC, IQ (или хотя бы часть из них, чтобы дальше работать с подобием)?

Подсказка 4

Треугольники ICP и ACQ! Становится ясно: хотим равенства углов CIP и CAQ, чтобы доказать подобие треугольников с такими же названиями, чтобы доказать равенство углов IPC и AQC. Посчитать угол QAC как внешний к половине угла BAC несложно, а угол PIC есть сумма углов AIP и AIC. Осталось лишь воспользоваться знанием про углы с вершиной I из подсказки 2 ;)

Показать доказательство

PIC

Пусть CI  пересекает AB  в точке N.  Угол AIB  тупой, а угол NIB  острый, значит P  лежит между A  и N.  Далее, т.к. I  — центр вписанной окружности треугольника, получаем

∠AIP = ∠AIB − 90∘ = 1∠ACB = ∠ACI
                  2

∠CAI = ∠IAP

Значит, треугольники CAI  и IAP  подобны. Учитывая это и равенство QA = AI,  имеем

-IC-= P-I= P-I
AC   AI   QA

Кроме того,

                     (           )
∠AIP + ∠AIC = 1∠ACB + 90∘+ 1∠ABC  = 180∘− 1∠CAB
             2             2             2

Следовательно,

         ∘  1          ∘
∠PIC = 180 − 2∠CAB  =180 − ∠CAI = ∠QAC

Тогда треугольники QAC  и PIC  подобны по углу и отношению прилежащих сторон, значит ∠IPC =∠AQC  =∠IQC,  и точки C,I,P,Q  лежат на одной окружности.

Замечание. После доказательства подобия треугольников CAI  и IAP  можно действовать по-другому. Выберем точку R  на продолжении отрезка CA  за точку A  так, что AP =AR;  тогда треугольники IAP  и QAR  равны (IA= QA,AP = AR,∠QAR = ∠CAI = ∠IAP  ). Значит, QRP I  — равнобокая трапеция, и она вписана. С другой стороны, поскольку ∠CIQ = ∠CIA =∠CRQ,  точки C,I,R,Q  лежат на одной окружности. Значит, все пять точек C,I,P,Q,R  лежат на окружности (QRI).

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!