Геометрия. 7–9 классы · Атанасян, Бутузов и др.

Задание 822

Дополнительные задачи к главе IX

Задача 1

Условие (кратко)

Около треугольника ABC описана окружность. Биссектрисы углов A, B, C пересекают её в точках A₁, B₁, C₁. Докажите, что прямые AA₁, BB₁, CC₁ содержат высоты треугольника A₁B₁C₁.

Решение

Дано: окружность описана около \(\triangle ABC\); биссектрисы углов \(A\), \(B\), \(C\) пересекают её в точках \(A_1\), \(B_1\), \(C_1\). Доказать: \(AA_1 \perp B_1C_1\), \(BB_1 \perp A_1C_1\), \(CC_1 \perp A_1B_1\).

  1. Пусть углы треугольника равны \(\alpha\), \(\beta\), \(\gamma\). Вписанный угол \(A\) опирается на дугу \(BC\), поэтому \(\smile BC = 2\alpha\); так же \(\smile CA = 2\beta\), \(\smile AB = 2\gamma\) (дуги, не содержащие третьей вершины).

  2. Равные вписанные углы \(BAA_1\) и \(A_1AC\) опираются на равные дуги, поэтому \(A_1\) — середина дуги \(BC\): \(\smile BA_1 = \smile A_1C = \alpha\). Так же \(\smile CB_1 = \smile B_1A = \beta\), \(\smile AC_1 = \smile C_1B = \gamma\).

  3. Точки идут по окружности в порядке \(A, C_1, B, A_1, C, B_1\), поэтому хорды \(AA_1\) и \(B_1C_1\) пересекаются в точке \(P\). Угол между хордами равен полусумме дуг, заключённых между его сторонами и сторонами вертикального угла:

    \[\angle APC_1 = \dfrac{1}{2}\left(\smile AC_1 + \smile A_1CB_1\right) = \dfrac{1}{2}(\gamma + \alpha + \beta) = \dfrac{1}{2} \cdot 180^\circ = 90^\circ.\]

  4. Значит, прямая \(AA_1\) проходит через вершину \(A_1\) и перпендикулярна стороне \(B_1C_1\) — она содержит высоту треугольника \(A_1B_1C_1\). Для \(BB_1\) и \(CC_1\) рассуждение такое же.

Ответ
Утверждение доказано: AA₁ ⊥ B₁C₁, BB₁ ⊥ A₁C₁, CC₁ ⊥ A₁B₁
Почему так

Точки A₁, B₁, C₁ — середины дуг, и угол между хордами AA₁ и B₁C₁ равен половине суммы α + β + γ, то есть 90°.

Подробнее — в теме «Углы, образованные хордами, касательными и секущими».

Условия задач приведены кратким пересказом. Полный текст — в учебнике «Геометрия. 7–9 классы» (Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, С. Б. Кадомцев, Э. Г. Позняк, И. И. Юдина; Просвещение, 2023, 2024).

Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.