Геометрические задачи повышенной сложности (Задание 25)
Задание 25 — последняя, самая «дорогая» задача второй части ОГЭ и вершина всего варианта. Здесь уже не нужно ничего вычислять по готовому чертежу: тебе дают текст, а ты сам строишь фигуру, находишь спрятанное свойство и доказываешь каждый шаг. За полное верное решение дают 2 балла, и именно оно чаще всего отделяет пятёрку от четвёрки.
Пугаться не стоит. Почти все задачи 25 собраны из одних и тех же кирпичиков: подобие, признак равнобедренного треугольника, свойство биссектрисы, вписанный угол и признак вписанной/описанной окружности. Если ты узнаёшь кирпичик — задача рассыпается на 3-4 понятных шага. Этот конспект учит именно узнаванию: какие свойства прячутся за типовыми формулировками и как довести решение до строгого ответа.
Из чего состоит задание: четыре подтемы
Треугольники (oge-math-topic-treugolniki-25) — биссектриса, медиана, высота и их свойства; теорема синусов, радиус описанной окружности.
Четырёхугольники (oge-math-topic-chetyrehugolniki-25) — трапеции и параллелограммы, дополнительные построения, площадь через высоту.
Окружности (oge-math-topic-okruzhnosti-25) — вписанные углы, хорды, касательные, углы между секущими.
Комбинация многоугольников и окружностей (oge-math-topic-kombinaciya-25) — вписанная и описанная окружности, четырёхугольник на одной окружности.
Опорные факты и формулы
Ниже — набор свойств, которого хватает почти на любую задачу 25. Учи не наизусть, а «на узнавание»: в какой формулировке условия каждое из них всплывает.
Как подступиться к задаче
Разобранные примеры
Примеры идут от треугольника к комбинации фигур — от одного ключевого свойства к связке из нескольких.
Пример 1. Треугольник: биссектриса и высота
В треугольнике ABC биссектриса угла A делит высоту, проведённую из вершины B, в отношении 5:4, считая от точки B. Найдите радиус окружности, описанной около треугольника ABC, если BC=12.
Находим ключевой треугольник
Пусть высота из B пересекает прямую AC в точке H (угол ∠AHB=90∘), а биссектриса угла A пересекает BH в точке P, причём BP:PH=5:4. В треугольнике ABH отрезок AP — биссектриса угла A, проведённая к стороне BH.
Применяем свойство биссектрисы
Биссектриса делит сторону в отношении прилежащих сторон:
PHBP=AHAB.
В прямоугольном треугольнике ABH катет AH прилежит к углу A, а AB — гипотенуза, поэтому AH=ABcosA и
AHAB=cosA1=45⇒cosA=54.
Находим синус и радиус
sinA=1−(54)2=53.
По теореме синусов для стороны BC, лежащей против угла A:
2R=sinABC=3/512=20⇒R=10.
Ответ: 10.
Пример 2. Трапеция с вписанной окружностью
В равнобедренную трапецию, периметр которой равен 200, а площадь равна 2000, можно вписать окружность. Найдите расстояние от точки пересечения диагоналей трапеции до её меньшего основания.
Находим боковые стороны
Раз в трапецию можно вписать окружность, суммы противоположных сторон равны:
BC+AD=AB+CD.
Периметр 200, значит каждая сумма равна 100. Трапеция равнобедренная, поэтому AB=CD=50.
Находим высоту
S=2BC+AD⋅h=2100⋅h=50h=2000⇒h=40.
Находим основания
Высота из вершины B отсекает на большем основании отрезок 2AD−BC. По теореме Пифагора:
2AD−BC=AB2−h2=502−402=900=30.
Значит AD−BC=60; вместе с AD+BC=100 получаем AD=80, BC=20.
Расстояние до меньшего основания
Диагонали дают подобные треугольники BOC и DOA с коэффициентом k=ADBC=8020=41. Расстояния от O до оснований относятся так же и в сумме равны h:
hм=h⋅BC+ADBC=40⋅10020=8.
Ответ: 8.
Пример 3. Комбинация: середина стороны и одна окружность
Середина M стороны AD выпуклого четырёхугольника ABCD равноудалена от всех его вершин. Найдите AD, если BC=11, а углы B и C четырёхугольника равны соответственно 126∘ и 99∘.
Замечаем одну окружность
Точка M — середина AD, поэтому MA=MD. По условию M равноудалена от всех вершин, значит
MA=MB=MC=MD.
Все четыре вершины лежат на окружности с центром M и радиусом r. Так как M — середина AD, отрезок AD проходит через центр: AD — диаметр, AD=2r.
Переводим углы в дугу
Вершины B и C лежат на той полуокружности с концами A и D, дуги которой обозначим ⌣AB=2α, ⌣BC=2β, ⌣CD=2γ. Вместе они дают полуокружность:
2α+2β+2γ=180∘⇒α+β+γ=90∘.
Вписанный угол ∠B=∠ABC опирается на дугу ADC — это полуокружность ⌣AD=180∘ плюс дуга ⌣CD=2γ, поэтому
∠B=2180∘+2γ=90∘+γ⇒γ=126∘−90∘=36∘.
Точно так же ∠C=∠BCD=90∘+α, откуда α=99∘−90∘=9∘. Тогда
β=90∘−α−γ=90∘−9∘−36∘=45∘,
и центральный угол ∠BMC=⌣BC=2β=90∘.
Находим диаметр
Треугольник BMC имеет MB=MC=r и прямой угол при M — он прямоугольный равнобедренный, значит BC=r2. Тогда
r=2BC=211,AD=2r=112≈15,6.
Ответ: AD=112.
Отработка
Разбор пары примеров закрепляется только практикой: важно набить руку на распознавании ключевого свойства.