Задание 18
тема 23 из 26

Хорды, секущие и касательные

Через точку PP проведите прямую, которая пересекает окружность в точках AA и BB. Произведение PA⋅PBPA \cdot PB не зависит от того, как идёт прямая. Для пересекающихся хорд это произведение отрезков хорды, для секущей — вся секущая на её внешнюю часть, для касательной PTPT — квадрат PT2PT^2. Все три равенства доказывают подобием треугольников по двум углам.

Реже в задании18На карте навыков

Произведение отрезков от одной точки

Через точку PP проведены две прямые. Первая пересекает окружность в точках AA и BB, вторая — в точках CC и DD. Тогда PA⋅PB=PC⋅PDPA \cdot PB = PC \cdot PD.

  • Точка PP внутри окружности: хорды ABAB и CDCD пересекаются в ней, PA⋅PB=PC⋅PDPA \cdot PB = PC \cdot PD.
  • Точка PP вне окружности: две секущие, вся секущая на её внешнюю часть, PA⋅PB=PC⋅PDPA \cdot PB = PC \cdot PD.
  • Касательная PTPT и секущая PABPAB: PT2=PA⋅PBPT^2 = PA \cdot PB.
  • Каждый отрезок в формуле начинается в точке PP. Хорда между двумя точками окружности в формулу секущих не входит.
  • Неизвестный отрезок обозначьте xx: равенство даст уравнение. Из двух корней квадратного уравнения выберите тот, который подходит под условие.

Произведение не зависит от прямой

PA⋅PB=PC⋅PD=7,75PA \cdot PB = PC \cdot PD = 7{,}75
PA≈3,73, PB≈2,08PA \approx 3{,}73,\ PB \approx 2{,}08
PC≈4,05, PD≈1,91PC \approx 4{,}05,\ PD \approx 1{,}91
OBDACP
Точка PP внутри окружности, хорды ABAB и CDCD пересекаются в ней. Для любой хорды через PP произведение отрезков равно R2−OP2=9−1,25=7,75R^2 - OP^2 = 9 - 1{,}25 = 7{,}75.
Через точку PP проведены две прямые. Двигайте точки AA и CC по окружности: прямые поворачиваются, произведения остаются равными. Двигайте точку PP внутрь окружности и наружу.

Пересекающиеся хорды

Хорды ABAB и CDCD пересекаются в точке PP. Тогда PA⋅PB=PC⋅PDPA \cdot PB = PC \cdot PD: произведение отрезков одной хорды равно произведению отрезков другой.

Доказательство. Треугольники APCAPC и DPBDPB подобны по двум углам (признак подобия). Углы APCAPC и DPBDPB вертикальные, а ∠CAB=∠CDB\angle CAB = \angle CDB как вписанные углы на одну дугу CBCB. Из подобия PAPD=PCPB\frac{PA}{PD} = \frac{PC}{PB}, то есть PA⋅PB=PC⋅PDPA \cdot PB = PC \cdot PD. Теорема входит в школьный курс: в решении на неё ссылаются как на известный факт.

34ABCDEM
BCDMBCDM — параллелограмм. Хорды ADAD и BEBE пересекаются в точке MM: AM⋅MD=BM⋅MEAM \cdot MD = BM \cdot ME.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

Пятиугольник ABCDEABCDE вписан в окружность. Диагонали ADAD и BEBE пересекаются в точке M.M . Известно, что BCDMBCDM - параллелограмм.
а) Докажите, чтоBC=DE.BC = DE .
б) Найдите длину стороны AB,AB , если известно, что DE=4,DE = 4 , AD=7,AD = 7 , BE=8BE = 8 и AB>BC.AB > BC .

Две секущие из одной точки

Из точки PP вне окружности проведены две секущие. Первая пересекает окружность в точках AA и BB, вторая — в точках CC и DD, точки AA и CC ближе к PP. Тогда PA⋅PB=PC⋅PDPA \cdot PB = PC \cdot PD: вся секущая, умноженная на её внешнюю часть, одна и та же для любой секущей из точки PP.

Доказательство. Треугольники PADPAD и PCBPCB подобны: угол PP у них общий, а ∠PDA=∠PBC\angle PDA = \angle PBC как вписанные углы на дугу ACAC. Отсюда PAPC=PDPB\frac{PA}{PC} = \frac{PD}{PB}. В формуле стоят отрезки от точки PP: PB=PA+ABPB = PA + AB. Произведение внешней части на хорду PA⋅ABPA \cdot AB — ошибка.

Пример

Окружность проходит через вершины AA, BB и DD параллелограмма ABCDABCD, пересекает сторону BCBC в точках BB и EE, а сторону CDCD — в точках KK и DD. Известно: CE=10CE = 10, DK=9DK = 9, cos⁡∠BAD=0,2\cos\angle BAD = 0{,}2. Найдите ADAD.

109ABDECK
Из вершины CC выходят две секущие: CEBCEB и CKDCKD.
  1. 1.BE∥ADBE \parallel AD, поэтому ABEDABED — вписанная трапеция. Она равнобедренная: ∠EDA=∠BAD\angle EDA = \angle BAD.
  2. 2.∠CED=∠EDA\angle CED = \angle EDA как накрест лежащие при BC∥ADBC \parallel AD, а ∠ECD=∠BAD\angle ECD = \angle BAD как противоположные углы параллелограмма. Значит, ∠CED=∠ECD\angle CED = \angle ECD и DC=DEDC = DE.
  3. 3.Высота DHDH равнобедренного треугольника CDECDE делит основание пополам: CH=5CH = 5. Из прямоугольного треугольника CDHCDH: CD=CHcos⁡C=50,2=25CD = \frac{CH}{\cos C} = \frac{5}{0{,}2} = 25.
  4. 4.Точка KK лежит на стороне CDCD: CK=CD−DK=25−9=16CK = CD - DK = 25 - 9 = 16.
  5. 5.Секущие CBCB и CDCD выходят из точки CC: CE⋅CB=CK⋅CDCE \cdot CB = CK \cdot CD, то есть 10⋅CB=16⋅2510 \cdot CB = 16 \cdot 25 и CB=40CB = 40.
  6. 6.Противоположные стороны параллелограмма равны: AD=BC=40AD = BC = 40.

Ответ: 4040

Касательная и секущая

Из точки PP проведены касательная PTPT и секущая, которая пересекает окружность в точках AA и BB, точка AA ближе к PP. Тогда PT2=PA⋅PBPT^2 = PA \cdot PB. Это предельный случай двух секущих: точки второй секущей сливаются в точку касания TT.

Доказательство. Треугольники PTAPTA и PBTPBT подобны: угол PP общий, а угол между касательной и хордой PTAPTA равен вписанному углу TBATBA, оба равны половине дуги TATA. Отсюда PTPB=PAPT\frac{PT}{PB} = \frac{PA}{PT}.

Пример

Из точки PP к окружности проведены касательная PTPT и секущая, которая пересекает окружность в точках AA и BB. Известно: PT=6PT = 6, PA=4PA = 4. Найдите хорду ABAB.

64PTAB
PTPT — касательная, PBPB — вся секущая, PAPA — её внешняя часть.
  1. 1.PT2=PA⋅PBPT^2 = PA \cdot PB: 36=4⋅PB36 = 4 \cdot PB, откуда PB=9PB = 9.
  2. 2.AB=PB−PA=9−4=5AB = PB - PA = 9 - 4 = 5.

Ответ: 55

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать