1. Трапеция. Стороны трапеции. Равнобедренная трапеция. Прямоугольная трапеция.
Трапеция — четырёхугольник, у которого две противоположные стороны параллельны, а две другие не параллельны. Параллельные стороны называются основаниями, а не параллельные — боковыми сторонами.
Равнобедренная трапеция — это трапеция, у которой боковые стороны равны. У неё углы при каждом основании равны.
Прямоугольная трапеция — это трапеция, у которой одна из боковых сторон перпендикулярна основаниям. Эта сторона является высотой трапеции.
2. Теорема об отрезках пересекающихся хорд.
Теорема: Если две хорды окружности пересекаются, то произведение отрезков одной хорды равно произведению отрезков другой хорды.
Пусть хорды AB и CD пересекаются в точке P. Тогда \( AP \cdot PB = CP \cdot PD \).
3. Задача на тему «Параллелограмм».
Дано:
- Параллелограмм ABCD
- \( \angle B \) — тупой
- E — точка на продолжении AD за D
- \( \angle ECO = 60^{\circ} \)
- \( \angle CED = 90^{\circ} \)
- \( AB = 4 \) см
- \( AD = 10 \) см
Найти: Площадь параллелограмма ABCD.
Решение:
- В параллелограмме ABCD \( AB \parallel CD \) и \( AB = CD = 4 \) см.
- \( AD \parallel BC \) и \( AD = BC = 10 \) см.
- \( \angle B + \angle C = 180^{\circ} \) (смежные углы параллелограмма). Так как \( \angle B \) тупой, то \( \angle C \) острый.
- \( \angle ADC = 180^{\circ} - \angle C \). \( \angle CDE = 180^{\circ} \) (развёрнутый угол).
- \( \angle CED = 90^{\circ} \), значит, CE — высота трапеции ABCE (или треугольника CDE).
- В прямоугольном \( \triangle CDE \): \( \angle DCE + \angle CDE = 90^{\circ} \). \( \angle CDE = 180^{\circ} - \angle ADC \).
- \( \angle ADC + \angle C = 180^{\circ} \) (так как \( AD \parallel BC \)). \( \angle ADC = 180^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle DCE = 180^{\circ} - \angle C - \angle CDE \).
- Рассмотрим \( \triangle BCE \).
- Пусть \( O \) — точка пересечения диагоналей.
- В \( \triangle CDE \) \( \angle CED = 90^{\circ} \).
- \( \angle ECO = 60^{\circ} \).
- \( \angle ECD = \angle ECO + \angle OCD \) или \( \angle ECD = \angle ECO - \angle OCD \).
- Угол \( \angle BCD = \angle BCE + \angle ECD \).
- В \( \triangle CDE \), \( \angle CED = 90^{\circ} \). \( CD = 4 \) см.
- \( \tan(\angle CDE) = \frac{CE}{DE} \). \( \sin(\angle CDE) = \frac{CE}{CD} \). \( \cos(\angle CDE) = \frac{DE}{CD} \).
- \( \angle CDE = 90^{\circ} - \angle ECD \).
- \( \angle ADC = 180^{\circ} - \angle B \). \( \angle C = 180^{\circ} - \angle B \).
- \( \angle BCD = \angle BCE + \angle ECD \).
- В \( \triangle BCE \), \( BC = 10 \).
- В \( \triangle CDE \), \( \angle CED = 90^{\circ} \), \( CD = 4 \). \( \angle ECD = \angle BCD - \angle BCE \).
- Рассмотрим \( \triangle BCE \) и \( \triangle CDE \).
- Площадь параллелограмма \( S = AD \cdot h \), где \( h \) — высота, опущенная на сторону AD.
- В \( \triangle CDE \), \( \angle CED = 90^{\circ} \). \( CD = 4 \) см. \( CE = CD \sin(\angle CDE) = 4 \sin(\angle CDE) \). \( DE = CD \cos(\angle CDE) = 4 \cos(\angle CDE) \).
- \( \angle CDE = 180^{\circ} - \angle ADC \).
- \( \angle BCD = \angle BCE + \angle ECD \). \( \angle BCD + \angle ADC = 180^{\circ} \).
- \( \angle ECO = 60^{\circ} \). \( \angle CED = 90^{\circ} \).
- Рассмотрим \( \triangle BCE \). \( BC = 10 \). \( \angle BCE = \angle BCD - \angle ECD \).
- В \( \triangle CDE \): \( \angle CDE = 90^{\circ} - \angle ECD \).
- \( \angle ADC = 180^{\circ} - \angle C \). \( \angle CDE \) и \( \angle ADC \) — смежные.
- \( \angle ADC + \angle CDE = 180^{\circ} \).
- \( \angle ADC = 180^{\circ} - \angle C \).
- \( 180^{\circ} - \angle C + \angle CDE = 180^{\circ} \) \( \implies \angle CDE = \angle C \).
- В \( \triangle CDE \), \( \angle CED = 90^{\circ} \). \( CD = 4 \). \( \angle CDE = \angle C \).
- \( CE = CD \sin(\angle C) = 4 \sin(\angle C) \).
- \( DE = CD \cos(\angle C) = 4 \cos(\angle C) \).
- \( AD = 10 \). \( AE = AD + DE = 10 + 4 \cos(\angle C) \).
- \( \angle ECO = 60^{\circ} \). \( \angle BCD = \angle BCE + \angle ECD \).
- \( \angle ECD = 90^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle BCD = \angle BCE + 90^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle BCD = \angle BCD \).
- Рассмотрим \( \triangle BCE \). \( BC = 10 \).
- Угол \( \angle DCE = 180^{\circ} - \angle CDE - 90^{\circ} = 180^{\circ} - \angle C - 90^{\circ} = 90^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle BCE = \angle BCD - \angle ECD = \angle BCD - (90^{\circ} - \angle C) \).
- \( \angle BCD + \angle C = 180^{\circ} \).
- \( \angle BCD = 180^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle BCE = 180^{\circ} - \angle C - 90^{\circ} + \angle C = 90^{\circ} \).
- Значит, \( \triangle BCE \) — прямоугольный. \( \angle BCE = 90^{\circ} \).
- Но \( \angle B \) тупой, \( \angle C \) острый. \( \angle BCE \) — это часть \( \angle BCD \).
- Если \( \angle BCE = 90^{\circ} \), то \( \angle BCD = 90^{\circ} + \angle ECD \).
- \( 90^{\circ} + \angle ECD + \angle C = 180^{\circ} \) \( \implies \angle ECD + \angle C = 90^{\circ} \).
- Это верно, так как \( \angle CDE = 90^{\circ} - \angle ECD \) и \( \angle CDE = \angle C \).
- Итак, \( \angle BCE = 90^{\circ} \). \( BC = 10 \) см. \( AB = 4 \) см.
- Площадь \( \triangle BCE = \frac{1}{2} \cdot BC \cdot AB = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 4 = 20 \) см² (это не верно, \( AB \) не перпендикулярно \( BC \)).
- Площадь параллелограмма \( S = AB \cdot BC \sin(\angle B) \).
- В \( \triangle BCE \): \( BC=10 \), \( CE = BC \sin(\angle BCE) = 10 \sin(90^{\circ}) = 10 \) (это не верно).
- Вернёмся к \( \triangle CDE \). \( \angle CED = 90^{\circ} \), \( CD = 4 \), \( \angle ECO = 60^{\circ} \).
- \( \angle ECD = \angle BCD - \angle BCE \).
- \( \angle CDE = 90^{\circ} - \angle ECD \).
- \( \angle BCD + \angle ADC = 180^{\circ} \). \( \angle ADC + \angle CDE = 180^{\circ} \) (если E лежит на AD).
- \( E \) лежит на продолжении AD за D, значит \( \angle ADC + \angle CDE = 180^{\circ} \). \( \angle CDE = 180^{\circ} - \angle ADC \).
- \( \angle C \) — острый. \( \angle ADC = \angle C \).
- \( \angle CDE = 180^{\circ} - \angle C \).
- В \( \triangle CDE \), \( \angle CED = 90^{\circ} \), \( CD = 4 \). \( \angle CDE = 180^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle DCE = 180^{\circ} - 90^{\circ} - (180^{\circ} - \angle C) = \angle C - 90^{\circ} \) (это невозможно, угол должен быть положительным).
- Ошибка в предположении \( \angle ADC = \angle C \). \( \angle ADC \) и \( \angle C \) — односторонние углы при параллельных \( AD \) и \( BC \) и секущей \( CD \). \( \angle ADC + \angle C = 180^{\circ} \).
- \( \angle CDE \) — смежный с \( \angle ADC \), поэтому \( \angle CDE = 180^{\circ} - \angle ADC = \angle C \).
- В \( \triangle CDE \): \( \angle CED = 90^{\circ} \), \( CD = 4 \) см, \( \angle CDE = \angle C \) (острый угол параллелограмма).
- \( CE = CD \sin(\angle CDE) = 4 \sin(\angle C) \).
- \( DE = CD \cos(\angle CDE) = 4 \cos(\angle C) \).
- \( AD = 10 \) см. \( E \) на продолжении AD за D.
- \( \angle ECO = 60^{\circ} \). \( O \) — центр параллелограмма.
- \( \angle BCD = \angle BCE + \angle ECD \).
- \( \angle ECD = 180^{\circ} - \angle CED - \angle CDE = 180^{\circ} - 90^{\circ} - \angle C = 90^{\circ} - \angle C \).
- \( \angle BCD = \angle C \).
- \( \angle C = 90^{\circ} - \angle C \) \( \implies 2\angle C = 90^{\circ} \) \( \implies \angle C = 45^{\circ} \).
- \( \angle BCD = 45^{\circ} \). \( \angle ADC = 180^{\circ} - 45^{\circ} = 135^{\circ} \).
- \( \angle CDE = 180^{\circ} - 135^{\circ} = 45^{\circ} \). \( \angle C = 45^{\circ} \). Это совпадает.
- \( CE = 4 \sin(45^{\circ}) = 4 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 2\sqrt{2} \) см.
- \( DE = 4 \cos(45^{\circ}) = 4 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 2\sqrt{2} \) см.
- Высота параллелограмма, опущенная на сторону AD, равна CE.
- Площадь параллелограмма \( S = AD \cdot CE = 10 \cdot 2\sqrt{2} = 20\sqrt{2} \) см².
Ответ: 20\(\sqrt{2}\) см².