Тема . Преобразования плоскости

Поворотная гомотетия

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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#68249

Трапеция ABCD  вписана в окружность ω  (AD ||BC).  Окружности, вписанные в треугольники ABC  и ABD,  касаются оснований трапеции BC  и AD  в точках P  и Q  соответственно. Точки X  и Y  — середины дуг BC  и AD  окружности ω  , не содержащих точек A  и B  соответственно. Докажите, что прямые XP  и Y Q  пересекаются на окружности ω.

Источники: Московская устная по геометрии - 2013, 11.6

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Заметим, что в указанных в условии треугольниках есть центры вписанных окружностей, а еще у них есть описанные окружности…на что это может намекать? Помним, что Х и Y - середины дуг…что мы тогда хотим сказать об угле с вершиной, которая является точкой пересечения XP и YQ?

Подсказка 2

В указанных в условии треугольниках мы можем использовать лемму от трезубце( и найти какие-то равнобедренные треугольники), а по подсказке 1 хотим доказать, что XP и YQ перпендикулярны (угол, образованный ими, должен опираться на диаметр ХY. У нас много вписанных углов в большой окружности…быть может, попробуем их использовать?

Подсказка 3

С помощью леммы о трезубце находим два равнобедренных подобных треугольника (Углы BXA и BYA равны), у которых стороны перпендикулярны…что поможет завершить доказательство перпендикулярности прямых?

Подсказка 4

С помощью поворотной гомотетии переведем один такой треугольник в другой! Что произойдут с нужными нам прямыми YQ и XI

Показать доказательство

Первое решение.

PIC

Заметим, что X  и Y  — диаметрально противоположные точки, следовательно,                 ∘
∠XAY = ∠XBY  =90 .  Пусть I  и J  — центры вписанных окружностей треугольников ABC  и ABD  соответственно. Тогда по лемме о трезубце XB = XI  и Y A= YJ.  Кроме того, ∠BXI = ∠BXA  =∠BY A =∠JY A.  Следовательно, равнобедренные треугольники XBI  и YJA  подобны, а их стороны, как показано выше, перпендикулярны.

Следовательно, при поворотной гомотетии, переводящей один треугольник в другой, прямая JQ  переходит в прямую BC,  а прямая AQ  — в прямую IP.  Таким образом, P  и Q  — соответствующие точки этих треугольников, а значит, XP ⊥ YQ,  что эквивалентно утверждению задачи.

Второе решение.

PIC

Пусть диаметр XY  пересекает основания трапеции в их серединах U  и V  . Для доказательства утверждения задачи достаточно доказать, что

∠XP U + ∠YQV = 90∘,

то есть подобие прямоугольных треугольников XUP  и QV Y  .

Это в свою очередь сводится к проверке равенства XU :PU = QV :QY  , то есть

XU ⋅YV = PU ⋅QV

Пусть ∠BAC = 2α,∠ABD  =2β,R  - радиус описанной окружности. Тогда                      2
XU =BX sin∠XBU = 2Rsin α  . Аналогично Y V = 2Rsin2β  , и XU ⋅YV = 4R2 sin2αsin2β  .

Далее

                       ∘
∠ACB  =∠CBD  = ∠ADB = 90 − α − β,

PU = BU − BP = 1∕2BC− 1∕2(BC + AB − AC )=1∕2(AC − AB) =

= R(sin(90∘+ β− α)− sin (90∘− α− β)=

=R ((cos(α− β)− cos(α +β))=

= 2Rsinα sinβ

Аналогично

QV =2R sinαsinβ

и

PU ⋅QV = 4R2 sin2αsin2β =XU ⋅YV

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!