Окружность, описанная около многоугольника (страница 3)
Окружность называется описанной около выпуклого многоугольника, если все вершины этого многоугольника лежат на окружности.
\(\blacktriangleright\) Около любого треугольника можно описать окружность. Ее центр лежит на пересечении серединных перпендикуляров к сторонам треугольника (рис. 1).
Для вписанного треугольника верна формула \[\dfrac{a}{\sin\alpha}=2R,\] где \(\alpha\) – угол треугольника, лежащий против стороны \(a\).
Площадь вписанного треугольника вычисляется по формуле
\[\Large{S_{\triangle}=\dfrac{abc}{4R}}\]
\(\blacktriangleright\) Если около выпуклого четырехугольника описана окружность, то сумма его противоположных углов равна \(\large{\angle\phi + \angle\gamma=180^\circ}\).
И наоборот: Если сумма двух противоположных углов выпуклого четырехугольника равна \(\large{\angle\phi +
\angle\gamma=180^\circ}\), то около него можно описать окружность. (рис. 2)
\(\blacktriangleright\) Около выпуклого четырехугольника описана окружность \(\Leftrightarrow\) \(\large{\angle \alpha =\angle
\beta}\). (рис. 3)
Площадь вписанного четырехугольника вычисляется по формуле
\[{\large{S_{\text{впис.4-к}}=\sqrt{(p-a)(p-b)(p-c)(p-d)},}}\]
где \(a,b,c,d\) – его стороны, \(p=\frac12(a+b+c+d)\) – полупериметр.
\(\blacktriangleright\) Если около параллелограмма описана окружность, то он – прямоугольник (рис. 4).
\(\blacktriangleright\) Если около ромба описана окружность, то он – квадрат (рис. 5).
\(\blacktriangleright\) Если около трапеции описана окружность, то она равнобедренная.
И наоборот: около равнобедренной (и только равнобедренной) трапеции можно описать окружность (рис. 6).
Два угла вписанного в окружность четырехугольника равны \(82^\circ\) и \(58^\circ\). Найдите больший из оставшихся углов. Ответ дайте в градусах.
Так как четырехугольник вписан в окружность, то сумма его противоположных углов равна \(180^\circ\). Так как \(82^\circ+58^\circ\ne 180^\circ\), то нам даны градусные меры не противоположных углов. Следовательно, нам даны градусные меры односторонних углов. Допустим \(\angle A=58^\circ\), \(\angle D=82^\circ\). Тогда наибольшим из оставшихся углов будет \(\angle C=180^\circ-\angle A=180^\circ-58^\circ=122^\circ\).
Угол \(A\) четырехугольника \(ABCD\), вписанного в окружность, равен \(58^\circ\). Найдите угол \(C\) этого четырехугольника. Ответ дайте в градусах.
Так как четырехугольник вписан в окружность, то сумма противоположных его углов равна \(180^\circ\). Следовательно, \(\angle A+\angle C=180^\circ\), откуда \(\angle C=180^\circ-58^\circ=122^\circ\).
Около треугольника \(ABC\) описана окружность с центром в точке \(O\). \(\angle BAO+\angle CBO=50^\circ\). Найдите \(\angle ACO\). Ответ дайте в градусах.
Рассмотрим картинку:
Т.к. треугольники \(AOB\), \(BOC\), \(COA\) – равнобедренные, то \(\angle
OBA=\angle OAB=\beta\), \(\angle OCB=\angle OBC=\gamma\), \(\angle
OCA=\angle
OAC=\alpha\).
Значит, \(\beta+\gamma=50^\circ\).
Т.к. сумма углов треугольника \(ABC\) равна \(180^\circ\), то \[(\beta+\alpha)+(\alpha+\gamma)+(\gamma+\beta)=180^\circ \quad \Rightarrow \quad 2\alpha=180^\circ-2(\beta+\gamma)=80^\circ \quad \Rightarrow \quad \alpha=40^\circ.\]
Около треугольника \(ABC\) описана окружность с центром в точке \(O\). \(\angle BAO=15^\circ, \angle CBO=40^\circ\). Найдите \( \angle ACO\). Ответ дайте в градусах.
Рассмотрим картинку:
Т.к. треугольники \(AOB\), \(BOC\), \(COA\) – равнобедренные, то \(\angle OBA=15^\circ, \angle OCB=40^\circ\), \(\angle OCA=\angle OAC=\alpha\).
Т.к. сумма углов треугольника \(ABC\) равна \(180^\circ\), то \[(15^\circ+\alpha)+(\alpha+40^\circ)+(40^\circ+15^\circ)=180^\circ \quad \Rightarrow \quad 2\alpha=180^\circ-2(15^\circ+40^\circ)=70^\circ \quad \Rightarrow \quad \alpha=35^\circ.\]
Около треугольника \(ABC\) описана окружность с центром в точке \(O\). \(\angle BAO=20^\circ, \angle BCO=30^\circ\). Найдите \( \angle AOC\). Ответ дайте в градусах.
Рассмотрим картинку:
Т.к. треугольники \(AOB\), \(BOC\) – равнобедренные, то \(\angle OBA=\angle OAB=20^\circ\), \(\angle OBC=\angle OCB=30^\circ\). Следовательно, \(\angle B=20^\circ+30^\circ=50^\circ\).
Т.к. \(\angle AOC\) – центральный угол, опирающийся на ту же дугу \(AC\), что и вписанный \(\angle B\), то \(\angle AOC=2\angle B=100^\circ\).
Угол между двумя соседними сторонами правильного многоугольника, вписанного в окружность, равен \(108^\circ\). Найдите число вершин многоугольника.
1 способ.
Рассмотрим чертеж:
Пусть \(O\) – центр окружности, \(A, B, C\) – три последовательные вершины правильного многоугольника. Тогда \(\angle ABC=108^\circ\).
Заметим, что правильный многоугольник не может иметь 3 или 4 вершины, так как в этом случае это будет правильный треугольник или квадрат, а у этих фигур угол между соседними сторонами равен \(60^\circ\) и \(90^\circ\) соответственно.
Проведем \(OA, OB, OC\) – радиусы. Так как \(AB=BC\), то \(\triangle
AOB=\triangle BOC\). К тому же эти треугольники равнобедренные (\(AB\) и \(BC\) их основания), следовательно, \(\angle ABO=\angle CBO=0,5\cdot
108^\circ=54^\circ\). Отсюда \(\angle AOB=180^\circ-2\cdot
54^\circ=72^\circ\).
Значит, дуга \(AB\) равна \(72^\circ\). Так как равные хорды стягивают равные дуги, а все стороны многоугольника равны (он правильный), то \(n\) вершин многоугольника разбивают окружность на \(n\) дуг, градусные меры которых равны \(72^\circ\). То есть \(72^\circ\cdot n=360^\circ\), откуда \(n=5\).
2 способ.
Так как многоугольник правильный, его угол равен \(108^\circ\), а сумма всех углов правильного многоугольника равна \(180^\circ\cdot
(n-2)\), где \(n\) – число вершин, то \[108^\circ\cdot n=180^\circ(n-2)\quad\Rightarrow\quad
n=5\] В таком случае информацию о том, что многоугольник вписан в окружность, мы не использовали.
Во вписанном четырехугольнике \(LEGO\) стороны \(LE\) и \(GO\) равны. Найдите сумму углов \(\angle L\) и \(\angle E\). Ответ дайте в градусах.
Рассмотрим картинку:
Т.к. хорды \(LE\) и \(GO\) равны, то равны дуги \(\buildrel\smile\over{LE}\) и \(\buildrel\smile\over{GO}\). Следовательно, вписанные углы, опирающиеся на эти дуги, будут тоже равны:
\[\angle LOE=\angle LGE=\angle OLG=\angle OEG\]
Таким образом, \(LEGO\) – трапеция (\(\angle LOE=\angle OEG\) – накрест лежащие при прямых \(EG\) и \(LO\) и секущей \(EO\)). Значит, \(\angle L+\angle E=180^\circ\) как сумма односторонних углов при параллельных прямых.
