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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#70776

Окружности Ω  и ω  касаются в точке A  внутренним образом. Отрезок AB  — диаметр большей окружности Ω,  а хорда BC  окружности Ω  касается ω  в точке D.  Луч AD  повторно пересекает Ω  в точке E.  Прямая, проходящая через точку E  перпендикулярно BC,  повторно пересекает Ω  в точке F.  Найдите радиусы окружностей, угол AFE  и площадь треугольника AEF,  если известно, что      5      13
CD  =2,BD =  2 .

Источники: Физтех-2022, 11.4 (см. olymp.mipt.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

У нас на картинке есть пара касающихся окружностей. В такой ситуации бывает полезно отметить центры этих окружностей: пусть Q- центр w, а O- центр Ω. Что мы можем сказать про точки A, O, Q и B?

Подсказка 2

Верно, они лежат на одной прямой! Мы знаем, что ∠ACB=90° (AB- диаметр Ω) и ∠QDB=90° (BD- касательная к w). Тогда △BQD и △BAC- подобны. Что это нам дает?

Подсказка 3

Давайте обозначим за R- радиус Ω и r- радиус w. Тогда т.к. BQ/BA=BD/BC=13/18 ⇒ (2R-r)/2R=13/18 ⇒ r/R=5/9. Надо как-то посчитать радиусы. Давайте обозначим за K- вторую точку пересечения BA с w. Воспользуйтесь теоремой о касательной и секущей...

Подсказка 4

BD²=BK*BA=(2R-2r)*2R ⇒ R=39/8 и r=65/24. Теперь нам надо найти уголочек ∠FAE. Мы видим, что он равен половине суммы дуг AC и CE окружности Ω. Но половинка дуги AC равна уголочку ∠ABC, а его мы можем найти. Давайте тогда обозначим его за ψ. Чему равен уголок ∠QAD (сначала найдите ∠AQD)?

Подсказка 5

Т.к. ∠AQD- внешний для треугольника BQD, то ∠AQD=90°+ψ. Видно, что отрезки AQ и QD равны как радиусы ⇒ ∠QAD=45°-ψ/2 ⇒ дуга EB=2*∠QAD=90°-ψ. Дуга AB=180° и AB=AС+CE+BE ⇒ CE=90°-ψ ⇒ ∠AFE=(2ψ+90°-ψ)/2=45°+ψ/2. Что мы можем сказать про уголок ∠FAE?

Подсказка 6

Т.к. AC // FE ⇒ дуга AF равна дуге CE и равна 90°-ψ ⇒ дуга FE равна FA+AC+CE=90°-ψ+2ψ+90°-ψ=180° ⇒ ∠FAE=90°. Тогда в прямоугольном треугольнике △FAE мы знаем гипотенузу FE (FE=2R) и острый угол ∠AFE=45°+ψ/2 (ψ можно найти из прямоугольного треугольника △ABC). Я не сомневаюсь в том, что вам под силу довести решение до конца!

Показать ответ и решение

Обозначим ∠ABC = ψ  , а радиусы Ω  и ω  через R  и r  соответственно. Пусть O  и Q  — центры окружностей Ω  и ω  соответственно; K  — точка пересечения ω  и AB  , отличная от A.

PIC

Отметим, что ∠BDQ  =90∘ (касательная BD  перпендикулярна радиусу DQ  ) и ∠BCA = 90∘ (угол вписан в окружность Ω  и опирается на её диаметр). Значит, треугольники BDQ  и BCA  подобны (по двум углам). Отсюда

BD- = BC-⇒ --13- = 18⇒ R = 9r
BQ    BA   2R − r  2R       5

По теореме о касательной и секущей

  2                       (18r    ) 18r  144r2
BD = BK ⋅BA = (2R − 2r)⋅2R=  5 − 2r ⋅ 5 =  25

Следовательно,

     12r      5⋅BD    65      9r  39
BD = -5-⇒ r = -12--= 24 ⇒ R = 5-= 8

Далее находим углы и дуги: ^AC = 2∠ABC  =2ψ;∠BQD  =90∘− ∠QBD = 90∘ − ψ;  ∠AQD =  180∘− ∠BQD = 90∘+ ψ;∠QAD = 12(180∘− ∠AQD )= 45∘− ψ2;^BE =2∠BAC =90∘− ψ;  ^CE = 180∘− ^AC − ^BE = 90∘− ψ.  Следовательно, ∠AF E = 12^AE = 45∘+ ψ2.  Угол ψ  известен, так как cosψ = BBCA = 399∕4 ⋅ 1123.  Значит, ∠AFE = 45∘+ 12 arccos1123.

Перейдём к нахождению площади. Треугольник AEF  прямоугольный (∠EAF  =90∘ как вписанный угол, опирающийся на диаметр), поэтому

FA = FE cos∠EF A

        1                  1               1
S△AEF = 2 ⋅FA ⋅FE ⋅sin∠AFE = 4FE2 sin(2∠AF E)= 4 ⋅4R2sin(90∘+ψ )=

          (  )2
= R2cosψ =  39  ⋅ 12 = 351
           8    13   16
Ответ:

 R = 39,r= 65,∠AFE = 45∘ + 1 arccos12,S   = 351-
    8    24            2     13  △AEF   16

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 обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или 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!