/Szkoła średnia/Geometria/Planimetria/Trójkąt/Równoramienny

Zadanie nr 7063305

Dany jest trójkąt równoramienny ABC , w którym |AC | = |BC | , a punkt D jest środkiem podstawy AB . Okrąg o środku D jest styczny do prostej AC . Punkt K leży na boku AC , punkt L leży na boku BC , odcinek KL jest styczny do rozważanego okręgu oraz |AK | = |BL | = |KC | (zobacz rysunek).


PIC


Wykaż, że trójkąt ABC jest równoboczny.

Wersja PDF

Rozwiązanie

Prosta CD jest osią symetrii danego rysunku, więc przecina odcinek KL w jego środku – oznaczmy ten punkt przez E .


PIC


Jeżeli oznaczymy KL = 2a , to KE = EL = a oraz

KM = KE = a

(odcinki stycznych do okręgu). Jeżeli dodatkowo oznaczymy AC = 2b , to

AM = AK − KM = b− a .

Wiemy też, że trójkąty CKL i CAB są podobne w skali KACC- = 12 . Zatem AB = 2KL = 4a .

W tym miejscu kończą się łatwe obserwacje – jeżeli mamy pójść dalej musimy jakoś wykorzystać fakt, że środkiem narysowanego okręgu jest środek D boku AB – na razie tej informacji nie wykorzystaliśmy. W tym celu dorysowujemy promień DM , który jest oczywiście prostopadły do stycznej w punkcie M , czyli do prostej AC . Jeżeli to zrobimy i chwilę popatrzymy na otrzymaną konfigurację, to można zauważyć, że otrzymaliśmy dwa podobne trójkąty prostokątne – CEK i DMA . To podobieństwo pozwala powiązać a z b .

KE AM ---- = cos α = ----- KC AD a- b-−-a- b = 2a 2 2 2a = b − ab 2a2 + ab− b2 = 0.

Sposób I

Traktujemy otrzymaną równość jak równanie kwadratowe zmiennej a z parametrem b i rozwiązujemy to równanie jak zwykłe równanie kwadratowe.

 2 2 2 Δ = b + 8b = 9b −b--−-3b- −b--+-3b- b- a = 4 < 0 lub a = 4 = 2.

Ujemne rozwiązanie oczywiście odrzucamy i mamy

 b- AB = 4a = 4 ⋅2 = 2b = AC .

To oczywiście oznacza, że trójkąt ABC jet równoboczny.

Sposób II

Dzielimy otrzymaną równość przez b2 .

 2 2 2 2a + ab − b = 0 / : b ( a)2 a 2 -- + --− 1 = 0. b b

Podstawiamy teraz  a t = b i rozwiązujemy otrzymane równanie kwadratowe.

2t2 + t − 1 = 0 Δ = 1 + 8 = 9 − 1− 3 − 1+ 3 1 t = ------- = − 1 < 0 lub t = ------- = --. 4 4 2

Ujemne rozwiązanie oczywiście odrzucamy i mamy

a- 1- b = 2 ⇒ AC = 2b = 2 ⋅2a = 4a = AB .

To oczywiście oznacza, że trójkąt ABC jest równoboczny.

Wersja PDF
spinner