Тема . Физтех и вступительные по математике в МФТИ

Планиметрия на Физтехе

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела физтех и вступительные по математике в мфти
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#103419

B прямоугольный треугольник ABC (∠B = 90∘)  вписана окружность Γ  с центром I,  которая касается сторон AB  и BC  в точках   K  и L  соответственно. Прямая, проходящая через точку I,  пересекает стороны AB  и BC  в точках M  и N  соответственно. Найдите радиус окружности Γ ,  если MK  = 144,  NL = 25.  Найдите AC,  если дополнительно известно, что прямая MN  параллельна AC.

Источники: Физтех - 2019, 9.3 (см. olymp-online.mipt.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

На рисунке есть очень много прямых углов, давайте их все отметим и попробуем найти какие-то равные отрезочки

Подсказка 2

Так как в четырёхугольнике KILB три прямых угла и две равные смежные стороны, KILB – квадрат! Обозначим его сторону за r (ведь это фактически радиус вписанной окружности), можно ли теперь записать какое-то уравнение, чтобы найти эту неизвестную?

Подсказка 3

Так как KI || BN, △KMI ∼ △BMN, записав отношение их подобия, находим r) Теперь нужно как-то найти АС, сразу в глаза бросаются подобные треугольники АВС и MBN, если мы найдём коэффициент их подобия, то сможем найти АС, ведь MN легко вычислить по теореме Пифагора!

Подсказка 4

Давайте опустим высоты ВН и ВВ₁ треугольников BMN и АВС соответственно, знаем ли мы НВ₁?

Подсказка 5

НВ₁ – это расстояние между прямыми MN и АС, то есть расстояние от точки I до АС, что, разумеется, равно радиусу вписанной окружности! Тогда нам остается посчитать, чему равны ВН, MN и ВВ₁ = ВН + НВ₁, и найти АС через коэффициент подобия)

Показать ответ и решение

Пусть радиус окружности Г равен r.

PIC

Заметим, что IK ⊥AB,  так как AB  касается окружности Г в точке K.  Аналогично, IL ⊥BC.  Также заметим, что IK = IL  как радиусы Г. Получается, в четырехугольнике BKIL  две смежные стороны равны и три угла являются прямыми, откуда этот четырёхугольник — квадрат, то есть BK = KI = IL= LB = r.

Два прямоугольных треугольника KMI  и BMN  подобны, так имеют общий угол KMI.  Отсюда

KM    BM
-KI-= BN--

144= 144+-r
 r    25+r

Получается, r= 60.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Замечание: Мы пользуемся тем, что точка N  лежит на отрезке LC,  так как если бы она лежала на BL,  то прямая IN  пересекала бы продолжение стороны AB,  а не саму сторону, что противоречило бы условию. Аналогично точка M  лежит на AK.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Таким образом, BM = 144+60 =204= 17⋅12,  а BN = 25 +60= 85= 17 ⋅5.  По теореме Пифагора MN  = 17 ⋅13.

Пусть окружность Г касается AC  в точке P.  Тогда IP ⊥ AC  и IP =r =60.  Отсюда расстояние между параллельными прямыми MN  и AC  равно 60.

Проведём BB
   1  — высоту треугольника ABC.  Пусть BB  ∪ MN = H.
   1  Из параллельности MN  и AC  имеем, что BH ⊥ MN,  то есть BH  — высота треугольника BMN.  Из формул площадей прямоугольного треугольнька можно выразить, что длина высоты — это произведение катетов делить на гипотенузу, то есть

     BM-⋅BN-  17⋅12⋅17⋅5  17⋅60
BH =   MN   =    17⋅13   =   13  .

При этом HB1  — это какое-то рассояние между параллельными прямыми MN  и AC,  то есть HB1 = 60,  а                 17⋅60
BB1 = BH +HB1 =  13 + 60.

Прямоугольные треугольники BMN  и BAC  подобны, так как AC ∥MN,  откуда

MN    AC
BH--= BB1-

                   (         )
               17 ⋅13  17⋅60-+60
AC = MN-⋅BB1 = -----171⋅360------= 390.
       BH           --13--

Итак, AC = 390.

Ответ:

 r= 60,AC = 390

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!