Точки M и N лежат на стороне AC треугольника ABC на расстояниях соответственно 9 и 32 от вершины A. Найдите радиус окружности, проходящей через точки M и N и касающейся луча AB, если cos∠BAC=322.
Ваше решениедо 2 баллов
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
1) Пусть K — точка касания окружности с лучом AB. По свойству касательной и секущей, проведённых из одной точки к окружности, квадрат расстояния от точки A до точки касания равен произведению длин отрезков секущей:
AK2=AM⋅AN.
Подставим данные значения: AK2=9⋅32=288.
Отсюда AK=288=144⋅2=122.
2) Рассмотрим треугольник AMK. По теореме косинусов найдём длину стороны MK:
MK2=AM2+AK2−2⋅AM⋅AK⋅cos∠BAC.
Подставим значения:
MK2=92+(122)2−2⋅9⋅122⋅322 MK2=81+288−2⋅9⋅12⋅32⋅2 MK2=369−2⋅3⋅12⋅4=369−288=81.
Следовательно, MK=81=9.
3) Заметим, что в треугольнике AMK стороны AM=9 и MK=9. Значит, треугольник AMK — равнобедренный, и углы при его основании AK равны: ∠MAK=∠MKA.
Найдём синус угла A через основное тригонометрическое тождество:
sin2∠BAC=1−cos2∠BAC=1−(322)2=1−98=91.
Так как угол A — угол треугольника, его синус положителен: sin∠BAC=31.
4) По свойству угла между касательной AK и хордой KN, этот угол равен вписанному углу, опирающемуся на дугу KN. Пусть этот угол равен α. Однако нам удобнее воспользоваться теоремой синусов для треугольника AKN, чтобы найти радиус R описанной окружности около треугольника MKN (это и есть искомая окружность).
Сначала найдём KN из треугольника AKN по теореме косинусов:
KN2=AN2+AK2−2⋅AN⋅AK⋅cos∠BAC KN2=322+(122)2−2⋅32⋅122⋅322 KN2=1024+288−2⋅32⋅4⋅4=1312−1024=288.
Значит, KN=288=122.
5) Теперь рассмотрим треугольник MKN. Мы знаем все его стороны: MK=9, KN=122, MN=AN−AM=32−9=23.
Найдём косинус угла ∠KMN (смежного с углом ∠AMK). В равнобедренном треугольнике AMK углы при основании равны α. Тогда ∠KMN=180∘−∠AMK.
По теореме синусов для треугольника MKN: R=2sin∠KMNKN.
Угол ∠AMK=∠MAK (так как треугольник AMK равнобедренный). Значит, sin∠KMN=sin(180∘−∠AMK)=sin∠AMK=sin∠BAC=31.