Вписанные окружности

Содержание

Суть темы

В задании 1 ЕГЭ по математике проверяется базовое знание планиметрии. Тема «Вписанные окружности» встречается не очень часто, но если попадается, то решается в 1-2 действия. Главная сложность здесь - терминология.

Часто происходит путаница: кто в кого вписан? Если окружность вписана в многоугольник, значит, она находится внутри него и касается всех его сторон. Сам многоугольник при этом называется описанным около окружности.

Окружность, вписанная в треугольник и в четырёхугольник

Для успешного решения задач этого типа не нужно строить сложные чертежи или искать подобия. Достаточно знать несколько ключевых свойств касательных и два соотношения для радиуса.

Основные формулы

Вся теория по этой теме строится на одном фундаментальном факте о касательных.

Из этого свойства вытекает главное правило для четырёхугольников, которое применяется в большинстве задач подтемы:

Для задач на треугольник пригодятся два соотношения - связь радиуса с площадью и специальная формула для прямоугольного треугольника.

Алгоритм решения

Примеры

Разберём типичные задачи, которые встречаются на реальном экзамене, - от самой простой до полноценного ЕГЭ-уровня.

Пример 1. Периметр описанного четырёхугольника

В четырёхугольник ABCDABCD вписана окружность. Известно, что AB=9AB = 9 и CD=14CD = 14. Найди периметр четырёхугольника ABCDABCD.

Четырёхугольник ABCD с вписанной окружностью

По условию окружность вписана в четырёхугольник, значит, суммы его противоположных сторон равны:

AB+CD=BC+ADAB + CD = BC + AD

Найдём эту сумму для известных сторон:

AB+CD=9+14=23AB + CD = 9 + 14 = 23

Вторая пара сторон даёт такую же сумму, поэтому периметр равен удвоенной сумме:

P=(AB+CD)+(BC+AD)=23+23=46P = (AB + CD) + (BC + AD) = 23 + 23 = 46

Ответ: 4646

Пример 2. Неизвестная сторона через периметр

Периметр четырёхугольника, описанного около окружности, равен 4848. Две его стороны равны 99 и 1616. Найди бо́льшую из двух оставшихся сторон.

Пример 3. Отрезки касательных в треугольнике

Окружность вписана в треугольник ABCABC, периметр которого равен 3434. Точка касания на стороне ABAB делит её на отрезки AM=4AM = 4 и MB=8MB = 8. Найди сторону ACAC.

Пример 4. Радиус вписанной окружности прямоугольного треугольника

Катеты прямоугольного треугольника равны 55 и 1212. Найди радиус вписанной в него окружности.

Частые ошибки

Что запомнить

  1. Вписанная окружность лежит внутри фигуры и касается всех её сторон.
  2. Отрезки касательных из одной точки к окружности равны.
  3. В описанном четырёхугольнике: a+c=b+d=P2a + c = b + d = \dfrac{P}{2}.
  4. Для любого многоугольника: S=p⋅rS = p \cdot r, где pp - полупериметр.
  5. Для прямоугольного треугольника: r=a+b−c2r = \dfrac{a + b - c}{2} (где cc - гипотенуза).
  6. Центр вписанной окружности - точка пересечения биссектрис.

Стратегия на экзамене

Проверь себя
  1. В четырёхугольник вписана окружность, AB=7AB = 7, CD=11CD = 11. Чему равен периметр четырёхугольника?
  2. Катеты прямоугольного треугольника равны 66 и 88. Чему равен радиус вписанной окружности?
  3. Что означает pp в формуле S=p⋅rS = p \cdot r?
  4. Где лежит центр окружности, вписанной в треугольник?