Тема ДВИ по математике в МГУ

Планиметрия на ДВИ

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела дви по математике в мгу
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#130314Максимум баллов за задание: 7

На сторонах AB,BC,AC  треугольника ABC  отмечены точки D,  E,F  соответственно. На BD  и на FC  как на диаметрах построены окружности. Эти окружности касаются отрезка AE  в одной и той же точке. Найдите DF,  если известно, что AB :AC =  2 :3,  BD :F C =  1:2  и что BC = 12.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 253, задача 5

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Так, мы видим две окружности и общую к ним касательную. Какую теорему можно записать в этом случае?

Подсказка 2

Воспользуйтесь теоремой о касательной и секущей (степень точки K относительно окружностей).

Подсказка 3

Мы знаем длину стороны BC, а найти нужно сторону DF. Можно ли сделать какой-то вывод про △ADF и △ACB?

Подсказка 4

Докажите подобие треугольников и найдите коэффициент подобия.

Показать ответ и решение

PIC

Так как BD  и F C  — диаметры и BD :F C = 1:2  обозначим радиус окружности, построенной на BD  за r,  а на FC  2r.  Пусть окружности касаются AE  в точке K.  Тогда AK  — касательная. По теореме о касательной и секущей

  2
AK = AD ⋅AB

AK2 =AF ⋅AC

Приравнивая выражения, получим:

AF-= AB-= 2
AD   AC   3

Получаем, что треугольники AFD  и ABC  подобны.

Положим AF = 2x,  тогда AD = 3x.  Тогда получим:

AB-= 3x-+2r-= 2
AC   2x +4r   3

2r=5x

Теперь найдем коэффициент подобия

AC-= 12x =4
AD    3x

Тогда

     BC-  12
DF =  4 =  4 = 3
Ответ: 3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#130322Максимум баллов за задание: 7

Окружности Ω
 1  и Ω
 2  находятся внутри окружности Ω,  касаются окружности Ω  в точках A  и B  соответственно и касаются друг друга внешним образом в точке C.  Пусть O  — центр окружности Ω  и пусть D  — точка пересечения прямой OC  с отрезком AB.  Найдите отношение AD :DB,  если известно, что радиус окружности Ω  в три раза больше радиуса окружности Ω1  и в пять раз больше радиуса окружности Ω2.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 252, задача 5

Показать ответ и решение

Пусть O
 1  и O
  2  — центры окружностей Ω
 1  и Ω
 2  соответственно. Обозначим AO = BO =15x,  ∠AOC = α,  ∠BOC = β.  По условию

           AO                     AO
O1C = O1A= -3-= 5x  и  O2C =O2B = -5-= 3x

PIC

Заметим, что

SOO1C-= OO1-⋅sinα = O1C
SOO2C   OO2⋅sinβ   O2C

(OA − O1A)⋅sinα   O1C
(OB-−-O2B)⋅sinβ-= O2C-

10x-⋅sinα  5x
12x ⋅sinβ = 3x

sin α
sin-β = 2

Теперь найдем искомое отношение из равенства:

SOAD-= OA-⋅sinα =-AD
SOBD   OB ⋅sinβ  BD

AD-
BD = 2
Ответ: 2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#130357Максимум баллов за задание: 7

Все три плоских угла при вершине D  тетраэдра ABCD  равны α.  Найдите α,  если известно, что AB = BC =AC,  AD =1  и      √-
BD =  3 − 1.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 252, задача 7

Показать ответ и решение

Обозначим AB = BC =AC = x.  Выразим x2  через теорему косинусов для треугольников △ADB  и △BDC  и приравняем результаты:

       √-   √ -            2     √-      √-
1 +4− 2 3− 2( 3− 1)cosα= DC  +4 − 2 3− 2DC (3 − 1)cosα

  2      √ -             √-
DC  − 2DC ( 3− 1)cosα− 1+2( 3− 1)cosα =0

DC   = 1; 2cosα(√3-− 1)− 1
   1,2

PIC

Если DC =1,  тогда треугольник △DAC  равнобедренный с углами                 ∘
∠DAC  =∠DCA  =90 − 0.5α  при основании. По теореме синусов для треугольника △DAC:

-----1------  --1---      -x--  -------x-------
sin(90∘− 0.5α ) = cos0.5α = 2R= sinα = 2sin(0.5α)cos(0.5α)

Отсюда получаем:

x= 2sin(0.5α)

Запишем теорему косинусов для треугольника △ADB:

x2 = AD2 +BD2 − 2AD ⋅BD ⋅cosα

   2             √-   √-
4sin (0.5α)= 1+ 4− 2 3− 2( 3 − 1)cosα

     -3−-2√3-  √3-
cosα= 2(√3− 2) = 2

α= 30∘

PIC

Если DC =2 cosα(√3− 1)− 1,  то

cosα = -1√+DC---
      2( 3− 1)

Выразим  2
x  через теорему косинусов для треугольников △BDC  и △ADC,  приравняем результаты:

    √-    2    √-       1+ DC         2       1 +DC
4− 2 3+ DC  − 2( 3− 1)CD 2(√3−-1) = 1+DC − 2DC ⋅2(√3-− 1)

     -
4− 2√3− CD − CD2 = 1− CD ⋅ 1√+-CD
                           3− 1

(2− √3)CD2 + (2− √3)CD − 9 +5√3 =0

      √-    ∘ ------√--
CD  = -3−-2±--13√9− 80-3
           4− 2 3

Так как

√3 − 2− ∘139-− 80√3
------4−-2√3------ < 0,

этот корень убираем из рассмотрения.

Если

     √ -    ∘ ------√--
CD = --3− 2-+-1√39-− 80-3,
           4− 2 3

то

      2− √3+ ∘139−-80√3
cosα= ----4(3√3−-5)----

Сравним полученный косинус с единицей:

   √-  ∘------√--
2−--3+-√139−-80-3∨ 1
    4(3 3− 5)

  √ - ∘ ------√--   √-
2−  3+  139− 80 3 ∨12 3− 20

∘ ------√--  √ -
  139− 80 3∨ 13  3− 22

      √-         √-
139− 80 3 ∨991− 572 3

492√3-∨852

  √ -
123 3∨213

45387∨45369

Так как 45387 >45369,

            ∘ ---------
     2-− √3-+-139− 80√3
cosα =     4(3√3 − 5)    > 1

Это невозможно, следовательно, единственным ответом к задаче является α= 30∘.

Ответ:

 30∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#130842Максимум баллов за задание: 7

Внутри окружности Ω  радиуса 5 отмечена точка E,  через которую проведены хорды AB  и CD,  перпендикулярные друг другу. Найдите все возможные значения расстояния от вершины F  прямоугольника AECF  до центра O  окружности Ω,  если известно, что OE = 1.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 254, задача 5

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам ведь не просто так дана перпендикулярность, мы определенно воспользуемся ей в будущем, но как это сделать?

Подсказка 2

Скорее всего, перпендикулярность пригодится нам для теоремы Пифагора. Найти мы хотим FO, какие отрезки можно посчитать для этого?

Подсказка 3

Давайте проведем через точку O прямую, параллельную AB, тогда на этой прямой и прямой FA образуется прямоугольный треугольник с гипотенузой FO!

Подсказка 4

Все равно пока не очень понятно, как считать... Нам даны радиус и отрезок OE, но для чего?

Подсказка 5

А можно ли получить где-то равные им отрезки?

Подсказка 6

Пусть прямая, проведенная через O параллельно AB, пересекается с FA в точке X, с CE — в точке K. Обозначим KO за x, продлим KO за точку X на длину x, получим точку O₁.

Подсказка 7

Запишите теорему Пифагора для треугольников XO₁F и XAO. Можно ли выразить их через известные величины?

Подсказка 8

Сложите полученные выражения и перегруппируйте слагаемые.

Показать ответ и решение

Пусть расстояние от точки O  до прямой CD  равно x.  Проведем через точку O  прямую, параллельную AB,  на этой прямой отметим точку O1,  находящуюся на расстоянии c= x  от прямой AF  так, чтобы точки O  и O1  были по разные стороны от прямой AF.

PIC

Очевидно, что O1F = OC = 5  и O1A= OE = 1.  Заметим, что диагонали четырехугольника AO1F O  перпендикулярны, обозначим точку пересечения диагоналей за X,  введем обозначения:

FX = a, XA = b, O1X =c, OX = d

По теореме Пифагора

 2  2   2  2      2    2     2    2
a + b+ c +d  =O1F  +AO  = O1A + FO

Отсюда можно вычислить FO:

   2     2    2     2
FO  = O1F + AO − O1A = 25+ 25 − 1 =49

FO =7
Ответ: 7

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#131020Максимум баллов за задание: 7

Четырехугольник ABCD  вписан в окружность. Найдите все возможные значения угла ∠FEG,  где E,  F  и G  — центры вписанных окружностей в треугольники ABC,  BCD  и ABD  соответственно.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 255, задача 5

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Грамотный чертеж поможет решить задачу. Рассматриваются центры вписанных окружностей разных треугольников. Какие построения могут пригодиться?

Подсказка 2

Точно! Нам нужны биссектрисы. Построим их для ∠BAC и∠BDC. Где они пересекутся? Что еще можно про них сказать?

Подсказка 3

Они пересекутся на окружности, в которую вписан ABCD, и на них расположены центры вписанных окружностей треугольников ABC и BCD. Применим лемму о трезубце, что следует из нее?

Подсказка 4

Из леммы о трезубце получим, что EX = BX = XC = FX. Проведем аналогичные действия для биссектрис ∠ACB и ∠BDA, пусть они пересекаются в точке Y. Введем обозначения для дуг AD = x и CD = y. Теперь сможем посчитать ∠XEF и ∠YEG.

Подсказка 5

XEF = 90 - x/4 и YEG = 90 - y/4. Теперь посчитаем, чему равен ∠AEC. Это угол в треугольнике между двумя биссектрисами. А чему равен ∠AEY?

Подсказка 6

Выразите его через ∠AEC. Теперь вернемся к вопросу задачи!

Показать ответ и решение

Проведем биссектрисы углов BAC  и BDC.  Они пересекутся в точке X,  лежащей на окружности. На проведенных биссектрисах будут лежать центры вписанных окружностей E  и F.

PIC

По лемме о трезубце EX  =BX  =XC  и FX = BX = XC,  следовательно, EX = XF.  Пусть биссектрисы ∠ACB  и ∠BDA  пересекаются в точке Y,  лежащей на окружности. На проведенных биссектрисах будут лежать центры вписанных окружностей E  и   G.  По лемме о трезубце AY = YB = YE =Y G.

Рассмотрим равнобедренные треугольники EXF  и GY E.  Пусть дуга AD = x,  дуга CD = y,  тогда        x
∠AXD = 2,          y
∠DY C = 2.  Поскольку ∠XEF = ∠XF E,  а ∠EXF  = x2,  ∠XEF  =90∘− x4.  Аналогично,             y
∠YEG = 90∘− 4.

PIC

Выведем вспомогательный факт:

PIC

Пусть D′ — точка пересечения биссектрис углов B′A′C′ И B′C′A ′.  Тогда если ∠A′B′C ′ =α,  то

  ′ ′ ′    ′′ ′    ∘
∠B AC  +∠B C A = 180 − α

Поскольку A′D′ и C′D ′ лежат на биссектрисах,

∠D ′A′C′+ ∠D′C′A ′ = ∠B′A′C′+-∠B′C′A′= 90∘ − α
                         2              2

По сумме углов в треугольнике A′D ′C′

   ′′ ′   ∘  α-
∠A D C = 90 + 2

Вернемся к исходной картинке. Рассмотрим треугольник ABC.  В нем E  — точка пересечения биссектрис. Тогда

         ∘  ∠B
∠AEC  =90 + -2-

Кроме того,

∠AEY = 90∘− ∠2B-=90∘− x+4y

В итоге,

∠GEF = 180∘− ∠AEG − ∠XEF =180∘− ∠YEG − ∠XEF + ∠YEA = 180∘− 90∘ =90∘
Ответ:

 90∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#132617Максимум баллов за задание: 7

На сторонах AB  и AC  остроугольного треугольника ABC  как на диаметрах построены окружности Ω
 1  и Ω
 2  соответственно. Через точку D  пересечения этих окружностей (отличную от A),  проведена прямая, пересекающая Ω1  и Ω2  в точках E  и F  соответственно, причем E  и F  лежат по одну сторону от AD  (и отличны от D ).  Расстояние от A  до середины M  стороны BC  равно 3, расстояние от A  до середины N  отрезка EF  равно 2. Найдите MN.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 256, задача 5

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для начала рассмотрим точку D. Где она лежит?

Подсказка 2

Верно, точка D — это основание высоты из точки A. Теперь внимательно посмотрим на чертёж: нам даны две окружности, значит, где-то точно есть вписанный четырёхугольник...

Подсказка 3

Например, такими являются ABED и AFCD. Воспользуйтесь свойствами вписанных четырёхугольников, чтобы найти равные уголочки. Что можно сказать про треугольники ABC и AEF?

Подсказка 4

Да, эти треугольники подобны! Теперь попробуйте доказать, что четырёхугольник AMND — вписанный, используя равенство некоторых углов.

Показать ответ и решение

PIC

Точка D,  как можно видеть, основание высоты из A.  Докажем, что A,  M,  N,  D  лежат на одной окружности, для этого мы проверим, что ∠NDM  = ∠MAN.  Так как точки A,  B,  E,  D  лежат на одной окружности, то

∠AED = 180∘ − ∠ABC

Откуда так, как D,  E,  F  на одной прямой ∠FEA = ∠ABC.  Аналогично ∠EF A =∠BAC.

Из этих двух равенств следует, что △ABC  подобен △AEF.  А так как AN  и AM  медианы в подобных треугольниках, то ∠EAN  =∠BAM.  Откуда сразу следует, что

∠MAN  =∠NAE  +∠EAM  = ∠BAM + ∠MAE  =∠BAE

Снова воспользуемся тем, что точки A,  B,  E,  D  лежат на одной окружности:

                 ∘
∠MAN  = ∠BAE = 180 − ∠BDE  =∠NDM

Значит, мы доказали, что A,  M,  N,  D  лежат на одной окружности.

Дальше пользуемся этим и получаем,что ∠ANM  =∠ADM  = 90∘.  Поэтому применяем теорему Пифагора:

      ∘---2-----2  √-
MN  =  AM  − AN  =  5
Ответ:

 √5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#132900Максимум баллов за задание: 7

В треугольнике ABC  проведена медиана AD.  Известно, что AD :BC =√3-:2  и что ∠BAC = 45∘.  Найдите ∠BMC,  где M  — точка пересечения медиан.

Источники: ДВИ - 2025, вариант 251, задача 5

Подсказки к задаче

Подсказка 1

У нас есть отношение отрезков, можем ли через него выразить что-то еще?

Подсказка 2

Если BC = 2x, то мы можем выразить AD и DM через x. Кажется, обнаружены подобные треугольники, какие?

Подсказка 3

△ADB∼△BDM, из подобия получаем равные углы у этих треугольников. Какие тогда треугольники тоже будут подобны?

Подсказка 4

△ADC∼△CDM. Получили 2 пары равных углов: ∠BMD=∠DBA, ∠DMC=∠DCA. Осталось ими воспользоваться и найти искомый угол!

Показать ответ и решение

Введём обозначение AD =√3x,  тогда BC = 2x  из условия на отношения сторон.

PIC

Так как AD  — медиана, то BD = x,  а так как M  — точка пересечения медиан, то

      x
DM = √3-

Заметим два подобных треугольника △ADB  и △BDM,  так как ∠D  — общий и                   √ -
AD :DB = BD :DM  =  3.  Из этого подобия следует, что ∠BMD  =∠DBA,  аналогично для вершины C,  получаем, что ∠DMC  = ∠DCA.

Осталось использовать эти два равенства вместе:

∠BMC  = ∠BMD  +∠CMD  = ∠DBA + ∠DCA = 180∘ − ∠BAC =135∘
Ответ:

 135∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#91956Максимум баллов за задание: 7

Окружность, вписанная в треугольник ABC  , касается стороны AC  в точке D  . Известно, что AD = 2+ √3,CD = √3  . Найдите угол ∠CAB  , если известно также, что он в два раза меньше угла ∠ACB  .

Источники: ДВИ - 2024, вариант 241, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть I – инцентр треугольника △АВС, давайте обозначим угол ВАI = α, чему тогда равны остальные углы на рисунке?

Подсказка 2

Для решения задачи нам нужно просто найти угол α, для этого достаточно найти значение какой-нибудь тригонометрической функции этого угла. Попробуйте рассмотреть треугольники △AID и △IDC для того, чтобы составить систему уравнений с ID и α, решив эту систему, мы как раз сможем найти tgα!

Показать ответ и решение

Пусть I  — центр вписанной окружности треугольника ABC.  Пусть ∠BAC = 2α.  По свойству вписанной окружности BI  и CI  — биссектрисы углов B  и C.  Тогда ∠BAI = ∠IAD =α.  По условию ∠BCA = 2∠BAC,  поэтому ∠BCI = ∠ICA= 2α.  Найдем tg2α,  тогда задача будет решена.

PIC

ID  перпендикулярно AC,  так как D  — точка касания вписанной окружности и стороны AC  . Тогда

tgα= AIDD-, tg2α= CIDD-.

Таким образом,

         √-
tg2α-= 2+√--3.
tgα      3

Получаем уравнение

√-         √ -
 3tg2α= (2+  3)tgα

По формуле тангенса двойного угла tg2α= -2tgα
      1−tg2α  получаем

√ --2tgα--     √-
  31− tg2α =(2+ 3)tgα

Сокращаем на tgα  и умножаем на знаменатель:

 √-      √-
2 3= (2+  3)(1− tg2α)

Выражаем квадрат тангенса и получаем

      2− √3      √-
tg2α= 2+-√3 = (2−  3)2

Угол α  — острый, поскольку сумма углов треугольника равна 180∘,  то есть 2α +4α +∠ABC = 180∘,  откуда 6α< 180∘.  Получаем, что α < 30∘.  Тогда tgα= 2− √3.  Подставим это в формулу для тангенса двойного угла:

           √-    √-
tg2α= 2(2−--3√)(2+--3)= √1-
           2  3         3

Таким образом,      ∘
2α= 30.

Ответ:

 30∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#91979Максимум баллов за задание: 7

Вокруг остроугольного треугольника ABC  описана окружность. На дуге CA  (не содержащей точку B  ) этой окружности отмечена некоторая точка P  . Прямая, проходящая через точки B  и H  , где H  — точка пересечения высот треугольника ABC  , пересекает отрезок AP  в точке Q  . Найдите отношение AC  к BC  , если известно, что точки C,P,Q,H  лежат на одной окружности.

Источники: ДВИ - 2024, вариант 242, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Вспомните свойства вписанных четырёхугольников, что мы можем сказать об их противоположных углах? Итак, ∠CHQ + ∠CPQ = 180°, попробуем связать каждый из этих углов с углами △АВС.

Подсказка 2

Свойства вписанных четырёхугольников помогут нам с ∠CPQ, а работа с прямоугольными треугольниками поможет с ∠CHQ. Сделайте вывод!

Показать ответ и решение

PIC

Заметим, что

∠AHcH + ∠AHbH = 90∘+90∘ = 180∘,

поэтому четырёхугольник AHbHHc  вписанный, а значит, ∠A = ∠CHQ.

Точки A,B,C,P  лежат на одной окружности по условию, поэтому

∠AP C = 180∘ − ∠B.

Вспоминая то, что по условию ещё и точки C,P,Q,H  лежат на одной окружности, получим:

         ∘
∠CHQ = 180 − ∠AP C = ∠B

Значит, ∠A= ∠B   =⇒  AC = BC.

Ответ: 1 : 1

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#92116Максимум баллов за задание: 7

На стороне BC  остроугольного треугольника ABC  отмечена точка D  , отличная от B  и C. Пусть E  — точка пересечения отрезка   AC  с окружностью, описанной около треугольника ABD  , отличная от A  . Пусть F  — точка пересечения отрезка AB  с окружностью, описанной около треугольника ACD  , отличная от A  . Пусть   ′ ′  ′
D ,E ,F — точки пересечения окружности, описанной около треугольника ABC  , с прямыми AD,BE,CF  соответственно, отличные от точек A,B,C  . Найдите угол    ′ ′′
∠E D F , если известно, что          ∘
∠EDF  =30 .

Источники: ДВИ - 2024, вариант 243, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Из условия понятно, что, так как многие точки были построены как пересечение окружностей с прямыми, на картинке есть вписанные четырехугольники (и, следовательно, углы). Быть может, тогда рассмотрим, чему равны части нужного нам угла?

Подсказка 2

Нужный нам угол состоит из двух частей, обе из которых вписаны в окружность (ABC). Какие углы, вписанные в эту же окружность, им равны?

Подсказка 3

Углы ∠AD’E´и ∠ABE’ равны, аналогично и ∠AD’F’ с ∠ACF’. То есть вместо одного угла нам нужно посчитать сумму углов ∠ABE’ и ∠ACF’. А в каких вписанных четырехугольниках они присутствуют?

Подсказка 4

∠ABE’ расположен во вписанном четырехугольнике ABDE, а ∠ACF’ — в ACDF!

Показать ответ и решение

Докажем, что ∠E ′D′F′ = ∠EDF.  Для этого покажем, что они состоят из одинаковых углов.

PIC

∠AD′F′ = ∠ACF′,  так как они опираются на одну дугу окружности, описанной около треугольника ABC.  А также из того, что AF DC  вписанный следует, что ∠ACF ′ = ∠ADF.

Таким образом, показано, что ∠AD′F′ = ∠ADF.  Совершенно аналогично доказывается, что ∠AD ′E ′ =∠ADE.

В итоге ∠E′D′F ′ =∠EDF = 30∘.

Ответ:

 30∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#92261Максимум баллов за задание: 7

В окружность Ω  вписан четырёхугольник ABCD  . На стороне BC  отмечена точка E  таким образом, что CD = CE = 1  и          ∘
∠AED  =30 . Найдите радиус окружности Ω  , если известно, что          ∘
∠ACD  =25 и          ∘
∠ACB = 75 .

Источники: ДВИ - 2024, вариант 244, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

В условии нам даны углы и равные стороны, давайте тогда попробуем посчитать и другие!

Подсказка 2

∠DAB = 80°, а ∠CAE = 35°! Давайте теперь подумаем, а на что намекает нам поиск радиуса описанной окружности треугольников, в которых известны некоторые стороны и углы?

Подсказка 3

Будем пользоваться теоремой синусов! Было бы удобно для этого выбрать треугольники с известными углами и с общими сторонами.

Подсказка 4

Применим теорему синусов для треугольников △DCE, △ACD и выразим DE и AD через тригонометрические функции и ∠DAC! А в каком треугольнике мы можем связать эти две стороны с помощью пропорции?

Подсказка 5

Запишем пропорцию со сторонами AD и DE из теоремы синусов для треугольника △ADE! Теперь мы можем подставить раннее найденные представления этих сторон и выразить 2*sin(25).

Подсказка 6

2sin(25°) = sin(∠DAC)*2*cos(40°)/sin(∠DAC+35°). Осталось лишь найти, чему может быть равен ∠DAC и найти радиус известным ранее способом ;)

Показать ответ и решение

Первое решение.

PIC

∠CDE = ∠CED = 40∘ из треугольника CDE,  ∠CAE = 35∘ из треугольника CEA,  ∠DAB = 80∘ из вписанности четырёхугольника ABCD.

По теореме синусов для треугольника DCE  :

--DE-- = --1-,DE = sin-80∘ =2cos40∘.
sin100∘   sin40∘      sin 40∘

По теореме синусов для треугольника ACD  :

----1---= -AD--,AD = -sin25∘-.
sin∠DAC   sin 25∘      sin∠DAC

Наконец, применяя теорему синусов для ADE  :

-AD--   -----DE------
sin 30∘ = sin(∠DAC  +35∘).

Подставляем в последнюю пропорцию выражения для AD  и DE  , которые получили выше:

     ∘  sin∠DAC--⋅2-cos40∘
2sin25 =  sin(∠DAC +35∘) .

Отсюда видно, что ∠DAC  =30∘ подходит, т.к. sin 65∘ = cos25∘ , а из

sin50∘           sin(∠DAC + 35∘)
sin25∘-= 2cos25∘ =---sin∠DAC----= cos35∘+ sin35∘ctg∠DAC.

понятно, что этот угол определяется однозначно (он лежит в интервале от 0  до π  , и мы знаем численное значение его котангенса).

Таким образом, можно выразить радиус окружности из треугольника DAC :

R = 1⋅--1-∘ =1.
    2 sin 30

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Посчитаем углы:

∠DCE  =∠ACE  +∠DCA  =100∘

                ∘
∠CDE  =∠CED  =40

∠EAC  =180∘− ∠AEC − ∠ECA =35∘

Отметим на AE  такую точку F,  что ∠CF E =40∘ :

PIC

Тогда ∠FCA =35∘,  то есть ∠FCA = ∠EAC,  откуда F A= FC.  А ∠EF C =70∘,  то есть ∠EFC = ∠AEC,  откуда FC = EC = CD =1.  Значит, треугольник FDC  равнобедренный, а так как ∠F CD =60∘,  то FDC  ещё и равносторонний, то есть FC = CD = FD.

Итак, мы получили, что

FA =F D =FC = 1,

откуда точка F  является центром окружности, описанной около треугольника ACD.  Отсюда искомый радиус равен 1.

Ответ: 1

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#92346Максимум баллов за задание: 7

Окружность Ω
 1  с центром O
  1  и окружность Ω
 2  с центром O
  2  пересекаются в точках A  и B,  причем ∠O AO  =120∘.
  1  2  Окружность, описанная около треугольника O1AO2  пересекает окружности Ω1  и Ω2  соответственно в точках C  и D  (отличных от точки A  ). Найдите угол ∠BDC,  если известно, что          ∘
∠ACB = 15 .

Источники: ДВИ - 2024, вариант 245, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Что можно сказать про треугольники O₁AO₂ и O₁BO₂? Чем они образованы? Также на рисунке есть немало вписанных углов, давайте отметим те, что связаны с известным ACB!

Подсказка 2

Углы AO₁O₂, BO₁O₂ и ACB равны 15°. Было бы удобно, если бы углы O₁O₂B (его мы можем теперь посчитать) и BDC были аналогично равны, но мы не знаем, лежат ли точки O₁, B, D на одной окружности. Докажем это!

Подсказка 3

Введите точку D’ как пересечение O₁B с со второй окружностью и докажите, что O₁AO₂D’ — вписанный четырехугольник! Для этого можно, например, поотмечать и посчитать уголки ;)

Показать ответ и решение

Треугольники O AO
 1   2  и O BO
 1  2  равны по трем сторонам, поэтому ∠AO  O = ∠BO O .
    1 2     1 2  Угол AO B
  1  опирается на дугу AB  и является центральным, поэтому оба угла AO1O2  и BO1O2  равны половине дуги AB,  как и опирающийся на нее вписанный угол ACB.  Таким образом,                           ∘
∠AO1O2 =∠BO1O2 = ∠ACB = 15 .  Тогда из треугольника AO1O2  получаем           ∘
∠AO2O1 = 45.

PIC

Докажем, что точки C,B  и O2  лежат на одной прямой. Для этого введем точку C′,  получающуюся пересечением окружности Ω1  и прямой O2B  и точку T,  получающуся пересечением окружности Ω2  и прямой O2B.  Докажем, что C = C′.  Для этого докажем, что C ′O1AO2  — вписанный четырехугольник.

Так как △O1AO2 = △O1BO2,  то ∠AO2O1 = ∠BO2O1.  Угол AT B  вписан, поэтому равен половине дуги AB,  откуда ∠AT B = ∠AO2O1.  Треугольник ATO2  равнобедренный, поэтому ∠T AO2 = ∠ATO2.  Рассмотрим треугольники △ATC ′ и △O1AO2.  В них ∠AO1O2 = ∠AC ′T  (доказательство аналогично тому, что приведено выше для угла ACB  ), ∠AT B = ∠AO2O1.  Тогда и ∠O1AO2 = ∠C′AT.  Вычитая из этих углов общую часть — ∠C ′AO2,  получаем ∠O1AC ′ =∠O2AT.  Треугольник AO1C′ равнобедренный, значит, ∠O1AC ′ =∠O1C ′A.  Тогда получается, что в описанной окружности треугольника O1AO2  углы O1O2C  и BDC  вписаны и опираются на одну дугу, поэтому равны, причём ∠AO2O1 = ∠BO2O1 =45∘.

PIC

∠O1C′O2+ ∠O1AO2 =(∠O1C′A+ ∠AC ′O2)+ ∠O1AO2 =(∠AO2O1 +∠AO1O2 )+∠O1AO2 = 180∘

Таким образом,       ′
O1AO2C — вписанный четырёхугольник, то есть описанная окружность треугольника O1AO2  пересекает Ω1  в точке C′ = C,  поэтому C,B,O2  — одна прямая. Аналогично можно доказать, что D,B,O1  — одна прямая. В итоге ∠BDC  =45∘.

Ответ:

 45∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#92365Максимум баллов за задание: 7

В треугольнике ABC  угол A  является тупым. На стороне BC  отмечена точка D  таким образом, что AC = CD  . При этом окружность, описанная около треугольника ACD  , касается прямой AB  в точке A.  На прямой AD  отмечена точка E  таким образом, что CE = EA = AB.  Найдите отношение BC :AB.

Источники: ДВИ - 2024, вариант 246, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нарисуем чертёж и подумаем – откуда могло бы взяться искомое отношение? Длины сторон нам неизвестны, на равнобедренный треугольник не похож, что остаётся делать?

Подсказка 2

Будем думать про углы и искать подобия! Как можно в этом контексте использовать условие об окружности и касательной?

Подсказка 3

Вспоминаем теорему об угле между касательной и хордой! Теперь у нас появилась пара равнобедренных треугольников, у которых равны углы при вершине – какой вывод можно сделать?

Подсказка 4

Выходит, треугольники EAB и ACD подобны! Отметьте в них равные углы и сделайте вывод о четырёхугольнике ABEC.

Подсказка 5

Осталось поработать с отношениями в подобных треугольниках и свойствами параллелограмма, после чего задача будет побеждена!

Показать ответ и решение

PIC

По свойству угла между касательной и хордой ∠EAB = ∠ACD.  А учитывая, что треугольники EAB  и ACD  равнобедренные, можем сказать, что они подобны. Значит, ∠AEB = ∠CAD,  а т.к. треугольник ACE  равнобедренный, то ∠ACE  =∠CAD  = ∠AEB.  Следовательно, ∠AEC  =∠EAB,  из этого получаем, что CE ∥AB,  а раз CE = AB,  то ABEC  — параллелограмм.

Пусть AC = y,AB =2x,  тогда запишем подобие треугольников ACD  и EAB  с учётом, что D  — точка пересечения диагоналей в параллелограмме

AC-= AD-
AB   BE

y-= x
2x  y

В итоге получаем

BC   2y  √ -
AB-= 2x =  2
Ответ:

 √2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#89778Максимум баллов за задание: 7

Вписанная в прямоугольный треугольник ABC  окружность касается катетов AC  и BC  в точках D  и F.  Найдите sin∠CBD,  если известно, что            √--
sin∠CAF = 1∕ 10.

Источники: ДВИ - 2023, вариант 237, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для нашего удобства обозначим CD = x, BF = y, AD = z. Также отметим, что E — точка касания окружности с гипотенузой треугольника. Какие равенства можно записать в первую очередь?

Подсказка 2

Помним, что отрезки касательных из одной точки равны, и записываем теорему Пифагора! Получится довольно интересное уравнение, в котором так и захочется привести подобные…а как использовать синус?

Подсказка 3

Приведя подобные слагаемые, мы приходим к тому, что x/y * x/z + x/y + x/z = 1. Тут есть одинаковые множители, которые так и хочется вынести)

Подсказка 4

(x/y + 1)(x/z + 1) = 2. Осталось лишь понять, как же нам выразить z через x, а в этом нам поможет условие, а именно — тангенс известного угла!

Показать ответ и решение

Положим CD = x,BF = y,AD =z  . Тогда CF = x,BE = y,AE =z  , где E− точка касания окружности с гипотенузой.

PIC

По теореме Пифагора (x+ y)2 +(x+ z)2 = (y+ z)2  .

Раскрывая скобки и приводя подобные слагаемые, получаем x2 +xy+ xz = yz  или, что то же самое,

x⋅ x + x+ x =1.
y z   y  z

Раскладывая на множители, получаем

( x   )(x   )
  y + 1 z +1  =2.

По условию            √--
sin∠CAF  =1∕ 10  . Тогда            √ --
cos∠CAF = 3∕ 10  и tg ∠CAF = 1∕3  . Стало быть, x∕(x+ z)= 1∕3  , откуда z =2x  .

Подставляя x  1
z =2  в полученное выше соотношение, получаем y = 3x  . Тогда tg ∠CBD = 1∕4  , откуда            √ --
sin∠CBD  = 1∕  17  .

Ответ:

√-1-
  17

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#89916Максимум баллов за задание: 7

Прямая ℓ  касается окружности, описанной около треугольника ABC  , в точке A  . Известно, что AB > AC  и что AC = 1  . На стороне AB  отмечена точка D  так, что AD = AC  . Прямая, проходящая через точку D  и через центр окружности, вписанной в треугольник ABC  , пересекает прямую ℓ  в точке E  . Найдите длину отрезка AE  .

Источники: ДВИ - 2023, вариант 233, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Что можно вывести из того, что точка I, центр вписанной окружности △ABC, лежит на DE? Как можно это связать с равенством AD и AC?

Подсказка 2

Углы ∠ADI и ∠ACI равны половине ∠B! А как воспользоваться тем, что AE — касательная?

Подсказка 3

Углы ∠CAE и ∠ABC также равны! Теперь у нас на картинке достаточно много равных углов, но всё еще не посчитан ∠AED…так сделаем же это!

Показать ответ и решение

Пусть I  — центр окружности, вписанной в треугольник ABC  . Поскольку AD =AC  , точка I  лежит и на биссектрисе, и на высоте треугольника ADC  . Следовательно,

             1
∠ADI =∠ACI = 2∠ACB.

PIC

Так как ℓ− касательная, то ∠EAC = ∠ABC  , а отсюда

∠AED  +∠ADE  =180∘− ∠DAE = 180∘− (∠DAC +∠EAC )=

= 180∘− (∠BAC + ∠ABC) =∠ACB  =2∠ACI = 2∠ADE.

Стало быть, ∠AED  =∠ADE  , то есть треугольник AED  равнобедренный и AE = AD = AC =1.

Ответ: 1

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#89917Максимум баллов за задание: 7

Четырёхугольник ABCD  вписан в окружность. На его диагонали AC  отмечена точка E  , а на продолжении этой диагонали за точку    C  отмечена точка F  таким образом, что ∠ADE  =∠CBF.  Найдите угол ∠CDF  , если известно, что          ∘
∠ABE = 15 .

Источники: ДВИ - 2023, вариант 236, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Попробуем как-то поотмечать равные углы. Притом хочется, чтобы эти углы как-то были связаны с равными углами ADE и CBF. Что можно вывести из того, что ABCD — вписанный?

Подсказка 2

Углы ADB и ACB равны! Что можно вывести из этого?

Подсказка 3

Заметим, что из равенств углов ACB и ADB, а также FBC и EDA, следует, что углы BFC и BDE тоже равны! Как это использовать в дальнейшем?

Подсказка 4

Четырехугольник EBFD вписанный! Попробуем внимательно посмотреть на картинку. А на два вписанных четырехугольника, причем в одном из них часть угла равна 15. Как можно связать углы этих четырехугольников?

Подсказка 5

Вспоминаем, что во вписанных четырехугольниках сумма противоположных углов равна 180! Осталось лишь понять, как воспользоваться этим при нахождении угла CDF — части угла EDF.

Показать ответ и решение

PIC

Углы ∠ADB  и ∠ACB  равны как опирающиеся на одну дугу. При этом ∠ADB  =  ∠ADE  +∠EDB  и ∠ACB  =∠CBF  +∠CF B  . Поскольку по условию ∠ADE = ∠CBF  , получаем ∠EDB  = ∠CFB  . Отсюда следует, что четырёхугольник BFDE  вписанный. В частности, ∠BEF = ∠BDF  . При этом ∠BEF  =∠BAE  +∠ABE  и ∠BDF  =∠BDC  +∠CDF  . Поскольку углы ∠BAE (=∠BAC )  и ∠BDC  равны как опирающиеся на одну дугу, получаем ∠CDF = ∠ABE = 15∘ .

Ответ:

 15∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#89918Максимум баллов за задание: 7

В остроугольном треугольнике ABC  проведены высоты BD  и CE  . На DE  как на диаметре построена окружность. Эта окружность пересекает отрезки AE  и AD  в точках F  и G  соответственно. Найдите длину отрезка FG,  если известно, что BC = 25,BD =20  и BE = 7.

Источники: ДВИ - 2023, вариант 235, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам даны какие-то стороны в прямоугольных треугольниках, так что сразу хочется найти оставшиеся стороны в них ;) что еще хочется сказать о прямоугольных треугольниках на картинке? Как связать их стороны?

Подсказка 2

Находим, что CD = 15, CE = 24. Рассматривая треугольники, в которых они состоят, замечаем, что треугольники ABD и ACE подобны! Какие полезные соотношения можно из этого вывести?

Подсказка 3

AD/AE = 5/6 = (AE+7)/(AD+15). Видим, что из этого можем найти AD и AE! Какие выводы можно сделать из их длин?

Подсказка 4

AD=15, AE=18. Интересно, у нас появились равнобедренные треугольники ;) А что можно вывести из того, что малая окружность построена на DE как на диаметре?

Подсказка 5

Треугольник EDA — равнобедренный, и в нем DF — высота. Нам хочется как-то подобраться к подобию треугольника AFG с кем-то, чтобы найти нужный отрезок. Стало быть нужно посчитать углы… для этого не забываем, что при проведении высот образуется несколько вписанных четырехугольников ;)

Показать ответ и решение

Из прямоугольных треугольников BCD  и BCE  получаем CD = √252−-202 =15  и CE = √252− 72 = 24  .

PIC

Из подобия прямоугольных треугольников ABD  и ACE  получаем

AD-= BD-= 20= 5   и  AE-+-7-= AB-= BD-= 5.
AE   CE   24  6      AD +15   AC   CE   6

Из этих двух соотношений на AD  и AE  получаем AD = 15,AE = 18  . Таким образом, AD = DC  , откуда ED = AD  , то есть треугольник AED  равнобедренный. Поскольку же DE  — диаметр окружности, DF  ⊥AE  , то есть DF  — высота и медиана треугольника AED  . Стало быть, AF = 1AE = 9
     2  . Наконец, отметим, что четырёхугольники BCDE  и EDGF  вписанные, откуда следует, что ∠ABC = ∠ADE = ∠AFG  . Значит, FG∥BC  , то есть треугольники ABC  и AFG  подобны. Но, как мы отметили выше, AD = DC  . Отсюда следует, что BC = AB  и, стало быть, F G= AF = 9  .

Ответ: 9

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#90273Максимум баллов за задание: 7

Из точки E  пересечения диагоналей AC  и BD  вписанного четырёхугольника ABCD  опущены перпендикуляры EK, EL,EM,EN  на его стороны AB,BC,CD,AD  соответственно, причём основания перпендикуляров принадлежат соответствующим сторонам. Найдите площадь четырёхугольника KLMN,  если известно, что KL = 5,MN = 3,  а расстояние от точки E  до прямой LM  равно √ -
  3.

Источники: ДВИ - 2023, вариант 238, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

После построения перпендикуляров из точки E, на картинке образовалось много четырехугольников и прямых углов. Быть может, можно заметить что-то полезное благодаря этому?

Подсказка 2

Что можно сказать, например, о четырехугольнике ENAK?

Подсказка 3

Он вписанный! Смотрите-ка, у нас появилось 4 вписанных четырехугольника ;) давайте тогда отметим равные углы, вытекающие из этого! А еще надо вспомнить условие на ABCD…

Подсказка 4

ABCD тоже вписанный! Отметив все равные углы, приходим к выводу: углы ∠ENK, ∠BAC, ∠BDC, ∠MNE равны! Что тогда можно сказать о EN?

Подсказка 5

Это биссектриса угла MNK! А какое свойство биссектрисы связано с перпендикулярами?

Подсказка 6

Любая точка на биссектрисе равноудалена от сторон угла! Тогда воспользуемся этим при вычислении длин перпендикуляров) А что тогда можно сказать о точке E?

Подсказка 7

Точка E — это центр окружности, вписанной в четырехугольник MNKL! А какая у нас есть удобная формула площади для такого четырехугольника?

Подсказка 8

S = p*r, где p — периметр, а r — радиус вписанной окружности!

Показать ответ и решение

Поскольку ∠AKE = ∠ANE = 90∘,  четырёхугольник AKEN  вписанный и ∠ENK  =∠EAK  как опирающиеся на одну дугу. Аналогично, ∠MNE  = ∠MDE.

По условию ABCD  — вписанный, поэтому ∠BAC = ∠BDC.  Отсюда,

∠ENK = ∠BAC = ∠BDC  =∠MNE.

Следовательно, NE  — биссектриса угла MNK,  то есть точка E  равноудалена от NK  и MN.  Аналогично, точка E  равноудалена от всех сторон четырёхугольника KLMN,  то есть является центром вписанной в него окружности.

PIC

Получается, KLMN  — описанный, а суммы длин противоположных сторон описанного четырёхуголька равны. Значит, периметр KLMN  равен 2(KL +MN  )=16.  Радиус же описанной окружности равен расстоянию от точки E  до прямой LM,  которое по условию равно √-
 3.

Вспомним формулу площади описанных фигур

S = p⋅r,

где p  — полупериметр, а r  — радиус вписанной окружности.

Итак, тогда площадь KLMN  равна 1    √-   √ -
2 ⋅16⋅ 3 =8 3.

Ответ:

 8√3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#90135Максимум баллов за задание: 7

Середины сторон выпуклого четырёхугольника ABCD  лежат на окружности. Известно, что AB = 1,BC = 4,CD =8  . Найдите AD  .

Источники: ДВИ - 2022, вариант 221, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Попробуем найти еще какие-то хорошие свойства у внутреннего четырехугольника? Какими являются его стороны?(попарно противоположные)

Подсказка 2

Внутренний четырёхугольник является параллелограммом! Так он еще и вписан….кто же он тогда?

Подсказка 3

Внутренний четырехугольник является прямоугольником! Что тогда можно сказать про диагонали большего четырехугольника?

Подсказка 4

Диагонали большего четырехугольника перпендикулярны! Чем тогда можно воспользоваться при вычислении сторон большего четырехугольника?

Подсказка 5

Можно воспользоваться теоремой Пифагора для четырех треугольников, на которые разбился больший четырехугольник!

Показать ответ и решение

Четырёхугольник EFGH  является параллелограммом, поскольку стороны попарно параллельны диагоналям ABCD  , но раз он вписан, то также является прямоугольником, то есть диагонали ABCD  перпендикулярны.

PIC

Пусть AC∩ BD = I  , отсюда AI2 +BI2 = 1,BI2+ CI2 = 16  и CI2 +DI2 =64  , тогда

AI2+ DI2 = AD2 =1+ 64− 16=49

AD =7
Ответ: 7

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#49757Максимум баллов за задание: 7

На сторонах AB  и AC  треугольника ABC  отмечены точки D  и E  соответственно. Точки B,C,E,D  лежат на одной окружности. Найдите радиус окружности, описанной около треугольника ADC  , если известно, что ∠CDE  =∠BAC  и что радиус окружности, описанной около треугольника ABC  , равен 1.

Источники: ДВИ - 2020, вариант 206, задача 5 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам не дано никаких длин сторон, что явно намекает на необходимость использовать подобия и(или) теорему синусов! Значит, будем в первую очередь работать с углами: какие равенства можно вывести из вписанности четырёхугольника СEDB? Отметьте углы, опирающиеся на одну дугу.

Подсказка 2

Подобными △ABC и △ADC, похоже, не являются. Значит, будем искать связь для теоремы синусов! Удобно взять их общую сторону АС и попытаться установить связь между синусами ∠ADC и ∠ABC.

Подсказка 3

Работая с равенствами и суммой углов треугольника, можно сделать вывод о том, что ∠ABC = 180° - ∠ADC. Тогда что мы можем сказать об их синусах?) Осталось применить теорему синусов и записать ответ!

Показать ответ и решение

Из условия и из равенства вписанных углов получаем

                                                   ∘
∠ABC = ∠DBE + ∠CBE = ∠DCE + ∠CDE = ∠DCE + ∠DAC = 180 − ∠ADC.

Стало быть, sin ∠ABC = sin(180∘− ∠ADC) =sin∠ADC  , откуда видим, что радиусы окружностей, описанных около ΔABC  и ΔADC  , равны по теореме синусов.

PIC

Ответ:

 1

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!