Радиус вписанной окружности, формулы, задачи.

Определение 1 . Биссектрисой угла называют луч, делящий угол на две равные части.

Теорема 1 (Основное свойство биссектрисы угла) . Каждая точка биссектрисы угла находится на одном и том же расстоянии от сторон угла (рис.1).

Доказательство . Рассмотрим произвольную точку D , лежащую на биссектрисе угла BAC , и опустим из точки D перпендикуляры DE и DF на стороны угла (рис.1). Прямоугольные треугольники ADF и ADE равны , поскольку у них равны острые углы DAF и DAE , а гипотенуза AD – общая. Следовательно,

что и требовалось доказать.

Теорема 2 (обратная теорема к теореме 1) . Если некоторая точка находится на одном и том же расстоянии от сторон угла , то она лежит на биссектрисе угла (рис.2).

Доказательство . Рассмотрим произвольную точку D , лежащую внутри угла BAC и находящуюся на одном и том же расстоянии от сторон угла. Опустим из точки D перпендикуляры DE и DF на стороны угла (рис.2). Прямоугольные треугольники ADF и ADE равны , поскольку у них равны катеты DF и DE , а гипотенуза AD – общая. Следовательно,

что и требовалось доказать.

Определение 2 . Окружность называют окружностью, вписанной в угол , если она касается сторон этого угла.

Теорема 3 . Если окружность вписана в угол, то расстояния от вершины угла до точек касания окружности со сторонами угла равны.

Доказательство . Пусть точка D – центр окружности, вписанной в угол BAC , а точки E и F – точки касания окружности со сторонами угла (рис.3).

что и требовалось доказать.

Замечание . Теорему 3 можно сформулировать и по-другому: отрезки касательных , проведенных к окружности из одной точки, равны.

Определение 3 . Биссектрисой треугольника называют отрезок, являющийся частью биссектрисы угла треугольника, и соединяющий вершину треугольника с точкой на противоположной стороне.

Теорема 4 . В любом треугольнике все три биссектрисы пересекаются в одной точке.

Доказательство . Рассмотрим две биссектрисы, проведённые из вершин A и C треугольника ABC , и обозначим точку их пересечения буквой O (рис. 4).

Опустим из точки O перпендикуляры OD , OE и OF на стороны треугольника. Поскольку точка O лежит на биссектрисе угла BAC , то в силу теоремы 1 справедливо равенство:

Поскольку точка O лежит на биссектрисе угла ACB , то в силу теоремы 1 справедливо равенство:

Следовательно, справедливо равенство:

откуда с помощью теоремы 2 заключаем, что точка O лежит на биссектрисе угла ABC . Таким образом, все три биссектрисы треугольника проходят через одну и ту же точку, что и требовалось доказать

Обозначения

a , b , c – стороны треугольника, S –площадь,

r – радиус вписанной окружности, p – полупериметр

Посмотреть вывод формулы

a – боковая сторона равнобедренного треугольника , b – основание, r – радиус вписанной окружности

a – сторона равностороннего треугольника, r – радиус вписанной окружности

Посмотреть вывод формул

Определение 4 . Окружностью, вписанной в треугольник , называют окружность, которая касается всех сторон треугольника (рис.5). В этом случае треугольник называют треугольником, описанным около окружности .

Следствие . В любой треугольник можно вписать окружность, причем только одну. Центром вписанной в треугольник окружности является точка, в которой пересекаются все биссектрисы треугольника.

Формулы для радиуса окружности, вписанной в треугольник

Формулы, позволяющие найти радиус вписанной в треугольник окружности , удобно представить в виде следующей таблицы.

Вывод формул для радиуса окружности, вписанной в треугольник

Теорема 5 . Для произвольного треугольника справедливо равенство

где a , b , c – стороны треугольника, r – радиус вписанной окружности, – полупериметр (рис. 6).

что и требовалось.

Теорема 6 . Для равнобедренного треугольника справедливо равенство

где a – боковая сторона равнобедренного треугольника, b – основание, r – радиус вписанной окружности (рис. 7).

то, в случае равнобедренного треугольника, когда

что и требовалось.

Теорема 7 . Для равностороннего треугольника справедливо равенство

где a – сторона равностороннего треугольника, r – радиус вписанной окружности (рис. 8).

то, в случае равностороннего треугольника, когда

что и требовалось.

Замечание . Я рекомендую вывести в качестве упражнения формулу для радиуса окружности, вписанной в равносторонний треугольник, непосредственно, т.е. без использования общих формул для радиусов окружностей, вписанных в произвольный треугольник или в равнобедренный треугольник.

Теорема 8 . Для прямоугольного треугольника справедливо равенство

Доказательство . Рассмотрим рисунок 9.

Поскольку четырёхугольник CDOF является прямоугольником , у которого соседние стороны DO и OF равны, то этот прямоугольник – квадрат . Следовательно,

В силу теоремы 3 справедливы равенства

Следовательно, принимая также во внимание теорему Пифагора , получаем

что и требовалось.

Подборка задач по теме «Окружность, вписанная в треугольник».

Окружность, вписанная в равнобедренный треугольник, делит в точке касания одну из боковых сторон на два отрезка, длины которых равны 5 и 3, считая от вершины, противолежащей основанию. Найдите периметр треугольника.

Боковые стороны равнобедренного треугольника равны 5, основание равно 6. Найдите радиус вписанной окружности.

В треугольнике ABC АС=4, ВС=3, угол C равен 90º. Найдите радиус вписанной окружности.

Катеты равнобедренного прямоугольного треугольника равны 2+ . Найдите радиус окружности, вписанной в этот треугольник.

Радиус окружности, вписанной в равнобедренный прямоугольный треугольник, равен 2. Найдите гипотенузу c этого треугольника. В ответе укажите с( –1).

Приведем ряд задач из ЕГЭ с решениями.

. Радиус окружности, вписанной в равнобедренный прямоугольный треугольник, равен . Найдите гипотенузу c этого треугольника. В ответе укажите .

Треугольник прямоугольный и равнобедренный. Значит, его катеты одинаковы. Пусть каждый катет равен . Тогда гипотенуза равна .

Запишем площадь треугольника АВС двумя способами:

Приравняв эти выражения, получим, что . Поскольку , получаем, что . Тогда .

В ответ запишем .

1. В произвольном две боковые стороны 10см и 6см (AB и BC). Найти радиусы описанной и вписанной окружностейЗадача решается самостоятельно с комментированием.

Решение:

1) Найти: 2) Доказать: и найти СK 3) Найти: радиусы описанной и вписанной окружностей

Р адиус окружности вписанной в квадрат равен . Найти радиус окружности описанной около этого квадрата. Дано :

треугольник ОСЕ – равнобедренный и прямоугольный;

Найти: ОС=?Решение: в данном случае задачу можно решить, воспользовавшись либо теоремой Пифагора, либо формулой для R. Второй случай будет проще, поскольку формула для R выведена из теоремы.

Радиус окружности, вписанной в равнобедренный прямоугольный треугольник, равен 2. Найдите гипотенузу с этого треугольника. В ответе укажите .

Воспользуемся формулой радиуса окружности вписанной в треугольник:

где a, b, c – стороны треугольника

S – площадь треугольника

Нам неизвестны ни стороны треугольника, ни его площадь. Обозначим катеты как х, тогда гипотенуза будет равна:

А площадь треугольника будет равна 0,5х 2 .

Таким образом, гипотенуза будет равна:

В ответе требуется записать:

В треугольнике ABC АС = 4, ВС = 3, угол C равен 90 0 . Найдите радиус вписанной окружности.

Воспользуемся формулой радиуса окружности вписанной в треугольник:

где a, b, c – стороны треугольника

S – площадь треугольника

Две стороны известны (это катеты), можем вычислить третью (гипотенузу), также можем вычислить и площадь.

По теореме Пифагора:

Воспользуемся формулой радиуса окружности вписанной в треугольник:

где a, b, c – стороны треугольника

S – площадь треугольника

Известны все стороны, вычислим и площадь. Её мы можем найти по формуле Герона:

Задача 10. (Из банка ЕГЭ)

Задача 11. (Из банка ЕГЭ)

Задача 12. (Из банка ЕГЭ)

Задача 13. (Из банка ЕГЭ)

Задача 14. (Из банка ЕГЭ)

Найдите радиусы окружностей, вписанной в правильный треугольник и описанный около него, если их разность равна 4см.

Сторона правильного треугольника вычисляется по формуле a = R √3 , где R – радиус описанной окружности, и a = 2r √3 , где r – радиус вписанной окружности, приравняем стороны R √3 = 2·r √3 , отсюда R = 2r, сдругой сторони по условию задачи R – r = 4 cм, отсюда r = 4 см, тогда R = 2·4 см = 8 см

Ответ: 4 см, 8 см

Задача 16. Катеты прямоугольного треугольника равны 12 и 5. Найти: а) радиусы вписанной окружности; б) радиусы описанной окружности; в) расстояние от центра вписанной окружности до вершины наименьшего угла. Решение: 1. По теореме Пифагора 2. О – центр описанной окружности,

В треугольнике с углами и вписана окружность. Найти углы треугольника, вершинами которого являются точки касания окружности со сторонами треугольника.

Дано: точки касания вписанной окружности.

Найти:

Решение:

В равнобедренную трапецию с основаниями 1 и 9 вписана окружность. Найти: а) боковую сторону; б) радиус вписанной окружности; в) высоту; г) диагональ.

Приведу пример возможной самостоятельной работы по теме «Вписанная и описанная окружность».

Карточки с задачами. 1) В ABC AB = 8, BC = 10, . Найти высоту, опущенную из вершины B и BAC. 2) В ABC AB=12 , BC = 9. Площадь треугольника 9 . Найти радиусы вписанной и описанной окружностей.

Пример математического диктанта.

I. Математический диктант I вариант 1. В любой треугольник можно вписать окружность? (Да/Нет) 2. Центр вписанной в треугольник окружности является … 3. Вокруг любого треугольника можно описать окружность? (Да/Нет) 4. Центр окружности описанной около треугольника является … 5. Если центр вписанной и описанной окружности совпадают, то это треугольник … 6. Центр окружности, описанной около прямоугольного треугольника, совпадает с … 7. Если в трапецию можно вписать окружность, то … 8. Если вокруг трапеции можно описать окружность, то … 9. Если центр окружности, описанной около треугольника находится вне его, то этот треугольник … 10. Если центр окружности, описанной около треугольника, находится внутри его, то треугольник … Использовать взаимопроверку, заготовить заранее ответы на доске. Анализ ошибок.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎