profile
Опубликовано 8 месяцев назад по предмету Геометрия от Monrо

Окружность радиуса 5 проходит через вершины А и С треугольника АВС, пересекаетсторону АВ в ее середине, а сторону ВС в точке К такой, что ВК=ВС/4. Найти стороны треугольника АВС.

  1. Ответ
    Ответ дан cos20093
    Пусть точка E - середина AB.
    Вокруг четырехугольника AEKC можно описать окружность.
    Поэтому сумма углов EKC и BAC равна 180°, что означает, что угол EKB = угол BAC, то есть треугольники ABC и BEK подобны (у них все углы равны).
    Из этого подобия следует BK/BA = BE/BC, или, если положить
    AB = c, AC = b, BC = a, то (a/4)/c = (c/2)/a; a = c√2;
    коэффициент подобия треугольников ABC и BEK равен √2/4;
    это легко получается из условия.
    Далее, пусть угол ABC = β; и еще надо обозначить CE = m; (это медиана треугольника ABC к стороне AB).
    Из условия известно, что радиус окружности, описанной вокруг треугольника AEC, равен 5.
    Кроме того, известно, что площадь ACE равна половине площади ABC, поскольку CE - медиана.
    Как уже было найдено, если AB = c, то AE = c/2; BC = c√2;
    откуда
    Sabc = BA*BC*sin(β)/2 = (c^2)*√2*sin(β)/2;
    Seac = Sabc/2 = (c^2)*√2*sin(β)/4;
    По теореме косинусов для треугольника ABC
    (AC)^2 = b^2 = c^2 + (c√2)^2 - 2*c*(c√2)*cos(β) = (c^2)*(3 - 2√2*cos(β));
    по теореме косинусов для треугольника EBC
    (EC)^2 = m^2 = (c/2)^2 + (c√2)^2 - 2*(c/2)*(c√2)*cos(β) = (c^2)*(9/4 - √2*cos(β)); Далее, используя известную формулу (R = abc/4S) для радиуса описанной окружности для треугольника AEC, легко получить
    5 = AE*AC*EC/(4*Saec) =
    (c/2)*(c√(3 - 2√2*cos(β)))*(c√(9/4 - √2*cos(β))/((c^2)*√2*sin(β));
    или
    5 = с*(√(3 - 2√2*cos(β)))*(√(9/4 - √2*cos(β))/(2√2*sin(β));
    Никаких дополнительных условий в задаче нет, то есть угол ABC = 
    β; может принимать любые значения из области определения полученной функции. 
    Кроме того, подобие треугольников ABC и KBE при любом значении β ВСЁ РАВНО означает, что вокруг четырехугольника AEKC можно описать окружность Правда, радиус этой окружности зависит от угла ABC = β. Но из последнего соотношения видно, что этот радиус пропорционален стороне AB = c. Что означает, что из условия задачи И НЕЛЬЗЯ определить, чему равен β. 
    Поэтому из этого соотношения следует два вывода
    1) условие задачи СКОРЕЕ ВСЕГО не полное, точнее - в задаче есть неопределенный параметр.
    2) последнее соотношение фактически и есть решение поставленной задачи, определяющее величину стороны AB = с, и всех остальных сторон, само собой, как функцию неопределенного параметра β.  Напомню, что
    BC = с*√2, а AC = c*√(3 - 2√2*cos(β)). 
    Частный случай, когда AC является диаметром, решается элементарно по тому же методу. 
    В этом случае AEC - прямоугольный треугольник, а ABC - равнобедренный, то есть AC = BC = c√2, а радиус окружности очевидно равен AC/2 = c√2/2 = 5; откуда AB = c = 5√2; BC = AC = 10;
    из полученной в задаче формулы этот случай получается, если 2√2*cos(β) = 1; что легко проверить. То есть, когда cos(β) = √2/4; и, соответственно, sin(β) = √14/4;
    Другой напрашивающийся частный случай - если угол ABC - прямой. В этом случае cos(β) = 0; sin(β) = 1;
    Треугольник получается подобным треугольнику со сторонами (1, √2, √3) при этом меньший катет равен c = 5√6/9; и так далее. 
    Отдельный вопрос - про область определения.
    Так, например, очевидно, что если cos(β) < 0, то решение есть всегда. То есть для тупых углов ABC решение есть всегда. К счастью, 3/2√2 > 1 и 9/4√2 > 1, поэтому решение существует при любых значениях β между 0 и 180 градусами.
    1. Ответ
      Ответ дан cos20093
      ну так подставьте 45 в мою формулу, блин, получите ответ
    2. Ответ
      Ответ дан cos20093
      Кстати, треугольник при 45° получается прямоугольный и равнобедренный :)
    3. Ответ
      Ответ дан cos20093
      а почему стоит "отметка" на вполне справедливом и правильном по сути комментарии?