Тема . №25. Геометрические задачи повышенной сложности

.02 Задачи №25 из сборника И.В. Ященко

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25. геометрические задачи повышенной сложности
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#42344

Окружности радиусов 12 и 20 касаются внешним образом. Точки A  и B  лежат на первой окружности, точки C  и D  — на второй. При этом AC  и BD  — общие касательные окружностей. Найдите расстояние между прямыми AB  и CD.

Источники: Банк ФИПИ | Сборник И.В. Ященко 2025 г. Вариант 23

Показать ответ и решение

Пусть O  и Q  — центры меньшей и большей окружностей соответственно. Пусть AC  и BD  пересекаются в точке E.  Так как радиус, проведённый в точку касания, перпендикулярен касательной, то OA ⊥ AC,OB ⊥ BD,  QC  ⊥ AC,  QD  ⊥BD.

12EOQNKCABDHM20

 

EA = EB  как касательные к меньшей окружности, проходящих через одну точку. EC = ED  как касательные к большей окружности, проходящих через одну точку. Значит,

BD = ED − EB  =EC  − EA = AC.

Так как меньшая окружность вписана в угол ∠AEB,  то её центр O  лежит на биссектрисе угла ∠AEB,  поэтому EO  — биссектриса угла ∠AEB,  точки E,  O  лежат на одной прямой EO.

Так как большая окружность вписана в угол ∠CED,  то её центр Q  лежит на биссектрисе угла ∠CED,  поэтому EQ  — биссектриса угла ∠CED,  точки E,  Q  лежат на одной прямой EQ.

Таким образом, так как ∠CED  и ∠AEB  — один и тот же угол, то точки E,  Q,  O  лежат на одной прямой EQ.

Пусть M  — точка касания двух окружностей. Точка касания окружностей лежит на одной прямой с центрами окружностей, следовательно, точка M  лежит на прямой EQ.

Пусть N  — точка пересечения AB  и EQ,  K  — точка пересечения CD  и EQ.

Треугольник AEB  равнобедренный и EN  — его биссектриса, следовательно, EN  ⊥ AB.  Треугольник CED  равнобедренный и EK  — его биссектриса, следовательно, EK ⊥ CD.  Значит, AB ∥ CD.  Таким образом, в задаче требуется найти NK.

Так как OA ⊥ AC,  QC ⊥ AC,  то OA ∥ QC.  Проведём OH  ⊥QC,  тогда ACHO  — прямоугольник. Следовательно, по свойству прямоугольника AO = CH.

Рассмотрим прямоугольный треугольник OHQ.  В нём

pict

Треугольник OHQ  подобен треугольнику CKQ  по двум углам, так как ∠OHQ  = ∠CKQ  = 90∘,  ∠OQC  — общий. Тогда

OQ   HQ
CQ-= KQ--

32 = -8--
20   KQ
 KQ  =5

Треугольник EAO  подобен треугольнику ECQ  по двум углам, так как                  ∘
∠EAO  = ∠ECQ  = 90,  ∠AEO  — общий. Тогда ∠AON  = ∠OQC  как соответственные.

∠EAO  = ∠ECQ  как соответственные углы при AO ∥ CQ  и секущей EC.  ∠EAN  = ∠ECK  как соответственные углы при AN ∥ CK  и секущей EC.  Тогда

∠NAO  = ∠EAO − ∠EAN  = ∠ECQ  − ∠ECK  = ∠KCQ.

∠EBO  = ∠EDQ  как соответственные углы при BO  ∥DQ  и секущей ED.  ∠EBN  = ∠EDK  как соответственные углы при BN  ∥DK  и секущей ED.  Тогда

∠NBO   =∠EBO  − ∠EBN  = ∠EDQ  − ∠EDK  = ∠KDQ.

Тогда треугольник ABO  подобен треугольнику CDQ  по двум углам. Следовательно, ∠AOB  = ∠CQD.

Так как ON  — высота в равнобедренном треугольнике ABO,  опущенная на основание, то ON  — биссектриса,

∠AON  = 1 ⋅∠AOB.
        2

Так как QK  — высота в равнобедренном треугольнике CDQ,  опущенная на основание, то QK  — биссектриса,

∠CQK  = 1 ⋅∠CQD.
        2

Поэтому

        1         1
∠AON  = 2 ⋅∠AOB = 2 ⋅∠CQD  = ∠CQK.

Треугольник OHQ  подобен треугольнику ANO  по двум углам, так как ∠OHQ  = ∠ANO  = 90∘,  ∠AON  = ∠CQK  = ∠OQH.  Тогда

OQ-= HQ-
AO   NO
32 = -8-
12   NO
 NO  =3

Тогда

NK  = OQ − KQ + NO  =32 − 5 +3 = 30.
Ответ: 30
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задания

Баллы

Ход решения верный, получен верный ответ

2

Ход решения верный, все его шаги присутствуют, но допущена арифметическая ошибка

1

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше

0

Максимальный балл

2

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!