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

Задание 1226

Дополнительные задачи к главе XIII

Задача 1

Условие (кратко)

Диагонали A₁A₄ и A₂A₇ правильного десятиугольника A₁A₂…A₁₀, вписанного в окружность радиуса R, пересекаются в точке B (рис. 356). Докажите, что A₂A₇ = 2R.

Решение

Дано: \(A_1A_2 \ldots A_{10}\) — правильный десятиугольник, вписанный в окружность с центром \(O\) радиуса \(R\). Доказать: \(A_2A_7 = 2R\).

  1. Стороны стягивают равные дуги по \(360^\circ : 10 = 36^\circ\).

  2. Дуга \(A_2A_3 \ldots A_7\) состоит из пяти таких дуг: \(5 \cdot 36^\circ = 180^\circ\). Хорда, стягивающая полуокружность, — диаметр.

  3. Значит, \(A_2A_7 = 2R\), и центр \(O\) лежит на \(A_2A_7\).

Ответ
Утверждение доказано — A₂A₇ стягивает дугу 180°, то есть является диаметром
Почему так

Вершины правильного десятиугольника делят окружность на дуги по 36°, и A₂, A₇ оказываются диаметрально противоположными.

Подробнее — в теме «Правильные многоугольники».

Задача 2

Условие (кратко)

В условиях задачи о десятиугольнике (рис. 356; B — точка пересечения A₁A₄ и A₂A₇, O — центр) докажите, что △A₁A₂B и △BA₄O — подобные равнобедренные треугольники.

Решение

Дано: \(A_1A_2 \ldots A_{10}\) — правильный десятиугольник, \(O\) — центр описанной окружности, \(B = A_1A_4 \cap A_2A_7\). Доказать: \(\triangle A_1A_2B\) и \(\triangle BA_4O\) — подобные равнобедренные.

  1. Каждая сторона стягивает дугу \(36^\circ\). \(\angle A_2A_1A_4\) опирается на дугу \(A_2A_3A_4\) в \(72^\circ\), поэтому \(\angle BA_1A_2 = 36^\circ\). \(\angle A_1A_2A_7\) опирается на дугу \(A_7A_8A_9A_{10}A_1\) в \(144^\circ\), поэтому \(\angle A_1A_2B = 72^\circ\). Тогда \(\angle A_1BA_2 = 180^\circ - 36^\circ - 72^\circ = 72^\circ\). Углы при \(A_2\) и \(B\) равны — треугольник \(A_1A_2B\) равнобедренный, \(A_1B = A_1A_2\).

  2. \(O\) лежит на \(A_2A_7\) (это диаметр). Треугольник \(OA_1A_4\) равнобедренный (\(OA_1 = OA_4 = R\)), центральный угол \(A_1OA_4 = 3 \cdot 36^\circ = 108^\circ\), поэтому \(\angle OA_4B = \dfrac{180^\circ - 108^\circ}{2} = 36^\circ\).

  3. \(\angle A_4BO = \angle A_1BA_2 = 72^\circ\) как вертикальные. Тогда \(\angle BOA_4 = 180^\circ - 36^\circ - 72^\circ = 72^\circ\), и треугольник \(BA_4O\) равнобедренный: \(A_4B = A_4O = R\).

  4. Углы обоих треугольников \(36^\circ\), \(72^\circ\), \(72^\circ\), поэтому они подобны по двум углам.

Ответ
Утверждение доказано — оба треугольника имеют углы 36°, 72°, 72°
Почему так

Углы находятся через вписанные и центральные углы, а треугольники с двумя равными углами подобны.

Подробнее — в теме «Правильные многоугольники».

Задача 3

Условие (кратко)

В условиях задачи о правильном десятиугольнике A₁A₂…A₁₀, вписанном в окружность радиуса R (рис. 356), докажите, что A₁A₄ − A₁A₂ = R.

Решение

Дано: \(A_1A_2 \ldots A_{10}\) — правильный десятиугольник, вписанный в окружность с центром \(O\) радиуса \(R\), \(B = A_1A_4 \cap A_2A_7\). Доказать: \(A_1A_4 - A_1A_2 = R\).

  1. Из предыдущего пункта: треугольник \(A_1A_2B\) равнобедренный, \(A_1B = A_1A_2\); треугольник \(BA_4O\) равнобедренный, \(BA_4 = OA_4 = R\).

  2. Точка \(B\) лежит на отрезке \(A_1A_4\), поэтому \(A_1A_4 = A_1B + BA_4 = A_1A_2 + R\).

  3. Отсюда \(A_1A_4 - A_1A_2 = R\).

Ответ
Утверждение доказано — A₁A₄ = A₁B + BA₄ = A₁A₂ + R
Почему так

Диагональ A₁A₄ делится точкой B на отрезки, равные стороне десятиугольника и радиусу.

Подробнее — в теме «Правильные многоугольники».

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.