Potęga punktu względem okręgu»Zadanie 2
o zadaniu...
- Zadanie pochodzi z artykułu Potęga punktu względem okręgu
- Publikacja w Delcie: listopad 2019
- Publikacja elektroniczna: 31 października 2019
- Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (417 KB)
Dany jest trapez
o podstawach
i
Okręgi o średnicach
i
przecinają się w punktach
i
Przekątne trapezu przecinają się w punkcie
Dowieść, że punkty
i
leżą na jednej prostej.
jest osią potęgową pary okręgów z zadania, więc wystarczy wykazać, że punkt
ma jednakową względem nich potęgę. Można to zrobić za pomocą podobieństwa trójkątów
i 
jest wysokością trójkąta
w którym
Okrąg o środku
i promieniu
oraz okrąg opisany na trójkącie
przecinają się w punktach
i
Dowieść, że prosta
przechodzi przez środek odcinka 
ma równą potęgę względem obu okręgów z zadania. Umiejętne zastosowanie twierdzenia Pitagorasa powinno wystarczyć.
poprowadzono styczne do okręgu
o środku
w punktach
i
Punkt
jest środkiem odcinka
Okrąg
przechodzący przez punkty
i
przecina okrąg
w punktach
i
Wykazać, że punkty
i
leżą na jednej prostej.
będzie okręgiem o średnicy
Wówczas okrąg
przechodzi przez punkt
i jest styczny do prostej
w punkcie
Wystarczy zauważyć, że punkt
ma jednakową potęgę względem okręgów
i 
Okrąg styczny do odcinków
i
przecina odcinek
w punktach
i
Wykazać, że 
i
względem okręgu z zadania i odjąć stronami otrzymane równości.
jest środkiem okręgu opisanego, a punkt
ortocentrum trójkąta ostrokątnego i różnobocznego
Punkty
i
leżą odpowiednio na odcinkach
i
przy czym czworokąt
jest równoległobokiem. Wykazać, że 
i
mają równą potęgę względem okręgu opisanego na trójkącie
Do tego celu wystarczy podobieństwo odpowiednich trójkątów.
i prostopadła do niej cięciwa
okręgu
przecinają się w punkcie
Okrąg
jest styczny (wewnętrznie) do okręgu
i do odcinków
oraz
Niech
będzie punktem styczności okręgu
do odcinka
Wykazać, że 
i
będą punktami styczności okręgu
do, odpowiednio, okręgu
i odcinka
Wówczas punkty
i
są współliniowe, gdyż punkt
jest obrazem punktu
w jednokładności względem punktu
która przekształca okrąg
na
Mamy też
bo są to kąty wpisane, oparte na równej długości łukach okręgu
Resztę załatwia podobieństwo trójkątów i potęga punktu
względem okręgu 
różnych okręgów dzieli płaszczyznę na co najwyżej
obszarów.
okręgów na płaszczyźnie, to po dorysowaniu jeszcze jednego liczba obszarów wzrośnie o co najwyżej 
wykonując obliczenia na kątach.
przecinają się w punkcie
Punkt
jest środkiem tego łuku
okręgu opisanego na trójkącie
który zawiera punkt
Wyznaczyć miarę kąta
jeśli spełniona jest równość 
jest dwusieczną
z czego można otrzymać
a dalej
Dodatkowo punkt
leży na symetralnej odcinka
więc jest środkiem okręgu opisanego na trójkącie 
jest środkiem okręgu wpisanego w trójkąt
Prosta
przecina odcinek
w punkcie
Symetralna odcinka
przecina proste
oraz
odpowiednio w punktach
i
Dowieść, że wysokości trójkąta
przecinają się w punkcie 
leży na okręgu opisanym na trójkącie
Stąd można wykazać, że 
w którym
Dwusieczna kąta
przecina bok
w punkcie
Punkt
jest środkiem boku
Udowodnić, że prosta przechodząca przez środki okręgów opisanych na trójkątach
i
jest równoległa do prostej 
i
są średnicami okręgów opisanych odpowiednio na trójkątach
i 
wpisano okrąg o środku
Proste
i
przecinają okrąg opisany na trójkącie
odpowiednio w punktach
i
różnych od
i
Punkt
jest takim punktem, że czworokąt
jest równoległobokiem. Dowieść, że jeśli
to 
jest symetralną odcinka
Ponadto trójkąty
i
są przystające, co daje 
jest styczny do odcinków
w punktach odpowiednio
Niech
i
będą odpowiednio środkami okręgów wpisanych w trójkąty
Prosta
jest symetryczna do prostej
względem prostej
analogicznie określamy proste
i
Dowieść, że proste
i
przecinają się w jednym punkcie.
i
są środkami łuków
okręgu opisanego na trójkącie
Punkt
i środek
okręgu wpisanego w trójkąt
są symetryczne względem prostej
(por. poprzednie zadanie), więc
przechodzi przez punkt 
Zastosować twierdzenie Ptolemeusza dla czworokąta
oraz twierdzenie o trójliściu, by wykazać, że punkt
jest środkiem odcinka 
i opisany na trójkącie o promieniu
Odległość między środkami tych okręgów jest równa
Dowieść, że
(twierdzenie Eulera).
będzie rzutem prostokątnym punktu
na odcinek
Trójkąty
oraz
są podobne, więc
Po zastosowaniu twierdzenia o trójliściu i przekształceniach otrzymamy
Z drugiej strony,
jest potęgą punktu
względem okręgu opisanego na trójkącie
czyli wynosi 
jest styczny do boków
odpowiednio w punktach
Udowodnij, że proste przechodzące przez środki odcinków
i prostopadłe odpowiednio do boków
przecinają się w jednym punkcie.
oznacza środek ciężkości trójkąta
Wówczas jednokładność o środku
i skali -2 przeprowadza środek odcinka
na punkt
Wobec tego przy tej jednokładności obrazem prostej przechodzącej przez tenże środek i prostopadłej do
jest prosta przechodząca przez punkt
i prostopadła do
czyli prosta przechodząca przez środek
okręgu wpisanego w trójkąt
Analogicznie obrazami pozostałych opisanych w zadaniu prostych też są proste przez
Stąd również wyjściowe proste są współpękowe.
są parami styczne zewnętrznie oraz są styczne wewnętrznie do okręgu o promieniu
Wykazać, że
środki tych trzech okręgów, a środek dużego okręgu przez
Zgodnie z warunkami zadania,
będzie środkiem ciężkości trójkąta
Jest to punkt minimalizujący sumę kwadratów odległości od wierzchołków (znany fakt, zresztą łatwy do wykazania). Zatem
jest długością środkowej, wychodzącej z wierzchołka
Suma kwadratów długości środkowych to
sumy kwadratów długości boków (kolejny znany wzór). Nierówność (2) pokazuje więc, że


i przechodzi przez środki obu pozostałych. Wyznacz pole kolorowego obszaru.


co kończy dowód.
podzielono na równe części i narysowano półokręgi jak na rysunku. Wykaż, że jednobarwne obszary mają równe pola i obwody.
liczbę części i przez
pole półkola o średnicy
Wówczas pole półkola o średnicy
-krotnie większej równe jest
Ponadto różnica pól półkoli o średnicy
-krotnie większej i
-krotnie większej wynosi 

a pola jednobarwnych obszarów to kolejno
razy:
czyli zawsze
a więc istotnie wszystkie są równe.
Półokrąg o średnicy
ma długość
; półokręgi o średnicach sumujących się do
również mają taką łączną długość.
czyli obwodowi wyjściowego koła.