Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (374 KB)
Odcinki isą wysokościami trójkąta różnobocznego Niech oznacza punkt przecięcia prostych ianalogicznie definiujemy punkty iWykazać, że punkty leżą na prostej prostopadłej do prostej Eulera trójkąta
Wskazówka
Potęgi punktu względem okręgów: okręgu o średnicy oraz są równe, więc punkt leży na osi potęgowej okręgów i czyli prostej prostopadłej do (prostej Eulera). Analogicznie postępujemy z punktami i (O potędze punktu względem okręgu można przeczytać w kąciku nr 11).
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (390 KB)
Dany jest trójkąt wpisany w okrąg Okrąg jest styczny do odcinków i oraz do okręgu w punkcie Okrąg zaś jest dopisany do trójkąta i styczny do boku w punkcie Wykazać, że
Rozwiązanie
Rozważmy przekształcenie będące złożeniem inwersji o środku i promieniu z symetrią względem dwusiecznej kąta Przekształcenie to zamienia półproste i oraz prostą z okręgiem W takim razie okrąg przejdzie na okrąg styczny do prostej i półprostych i czyli na okrąg Stąd wniosek, że obrazem punktu jest punkt Półprosta przejdzie więc na półprostą a skoro inwersja zachowuje kąty, to
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (390 KB)
Punkt jest środkiem okręgu wpisanego w trójkąt zaś jest okręgiem opisanym na tym trójkącie. Okrąg styczny do odcinków jest styczny do okręgu w punkcie a jest środkiem tego łuku okręgu na którym leży punkt Wykazać, że punkty są współliniowe.
Rozwiązanie
Jeśli to punkty i pokrywają się i punkty leżą na dwusiecznej Dalej zakładamy, że Wówczas punkty i są różne, zaś proste i nie są równoległe. Rozważmy złożenie inwersji o środku i promieniu z symetrią względem dwusiecznej kąta Przekształcenie to zamienia półproste i oraz prostą z okręgiem Tak jak w poprzednim zadaniu uzasadniamy, że obrazem okręgu jest okrąg dopisany do trójkąta styczny do boku w punkcie który jest obrazem punktu w tym przekształceniu. Ponieważ jest dwusieczną kąta zewnętrznego przy wierzchołku trójkąta to proste i są prostopadłe. W takim razie obrazem punktu jest punkt przecięcia prostej (która jest swoim własnym obrazem) z prostą (która jest obrazem okręgu ). Niech będzie obrazem punktu Wtedy z definicji inwersji mamy
czyli
Z powyższego i z równości (bo inwersja zachowuje kąty) otrzymujemy, że trójkąty i są podobne. W takim razie Ponieważ to mamy
skąd
Zatem jest dwusieczną kąta zewnętrznego przy wierzchołku trójkąta więc jest środkiem okręgu dopisanego do trójkąta W takim razie co wraz z równością (bo ) oznacza, że punkty i leżą na jednym okręgu. To zaś jest równoważne z tym, że punkty są współliniowe.
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (390 KB)
Okrąg o środku jest wpisany w trójkąt Okrąg styczny do okręgu opisanego na trójkącie jest styczny do odcinków i odpowiednio w punktach i Wykazać, że punkt leży na odcinku
Rozwiązanie
Niech to połowa obwodu trójkąta to miara kąta zaś to promień okręgu wpisanego w trójkąt Inwersja o środku i promieniu złożona z symetrią względem dwusiecznej kąta przeprowadza okrąg na okrąg dopisany do trójkąta styczny do boku w punkcie a punkty i odpowiednio na punkty i Ponieważ i to
co wraz z równością prowadzi do wniosku, że Z drugiej strony z definicji inwersji mamy
zatem
Przyjmijmy teraz, że prosta przechodząca przez i prostopadła do prostej przecina boki i odpowiednio w punktach i Skoro to odległość punktu od prostej jest równa skąd wniosek, że czyli Analogicznie uzasadnimy, że więc punkt leży na odcinku
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (390 KB)
Trójkąt różnoboczny jest wpisany w okrąg Punkty są środkami łuków niezawierających pozostałych wierzchołków trójkąta. Punkty są symetryczne do punktów odpowiednio względem boków Wykazać, że punkty oraz ortocentrum trójkąta leżą na jednym okręgu.
Rozwiązanie
Niech i będą spodkami wysokości trójkąta poprowadzonymi odpowiednio z wierzchołków Ponieważ na czworokątach i można opisać okręgi, to
Rozważmy inwersję o środku i promieniu złożoną z symetrią środkową względem punktu Obrazami punktów są zatem punkty Ponieważ
to punkty leżą na jednym okręgu, który w rozważanym przekształceniu przechodzi na prostą Obrazem punktu jest punkt przecięcia prostych i Analogicznie stwierdzamy, że w tym przekształceniu punkt przechodzi na punkt przecięcia prostych i a punkt przechodzi na punkt przecięcia prostych i
Wystarczy udowodnić, że punkty leżą na jednej prostej. Stosując twierdzenie Menelausa dla trójkąta widzimy, że wystarczy wykazać, że
(*)
Wykorzystując wzór na odległość obrazów inwersyjnych, otrzymujemy
Uwzględniając równość widzimy, że
Analogicznie uzasadniamy, że
Mnożąc te trzy równości stronami, dostajemy co kończy rozwiązanie.
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (417 KB)
Odrobina klasyki:
(a)
W kąt o wierzchołku wpisano dwa okręgi: styczny do ramion kąta w punktach i oraz - w punktach i Wykazać, że okręgi te wyznaczają cięciwy jednakowej długości na ich wspólnej siecznej
(b)
Na każdej wspólnej stycznej dwóch rozłącznych zewnętrznie okręgów zaznaczono odcinek łączący punkty styczności. Dowieść, że środki wszystkich czterech zaznaczonych odcinków leżą na jednej prostej.
(c)
Okręgi i przecinają się w punktach i Z punktu leżącego na prostej poprowadzono styczną do w punkcie i do w punkcie Udowodnić, że trójkąt jest równoramienny.
Wskazówka
Należy poszukiwać punktów, których potęgi względem pewnych okręgów można obliczyć na parę sposobów, oraz osi potęgowych par okręgów występujących w zadaniu. (Ta wskazówka odnosi się także do wszystkich pozostałych zadań.)
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.
Wskazówka
Prosta 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
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (417 KB)
Odcinek 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
Wskazówka
Trzeba wykazać, że punkt ma równą potęgę względem obu okręgów z zadania. Umiejętne zastosowanie twierdzenia Pitagorasa powinno wystarczyć.
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (417 KB)
Z punktu 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.
Wskazówka
Niech 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
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (417 KB)
Punkt 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
Wskazówka
Wystarczy udowodnić, że punkty i mają równą potęgę względem okręgu opisanego na trójkącie Do tego celu wystarczy podobieństwo odpowiednich trójkątów.
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (417 KB)
Średnica 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
Wskazówka
Niech 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
Przyklejamy do stołu monetę 1 zł i kładziemy nad nią, styczną do niej, drugą monetę 1 zł, z orłem ustawionym jak na rysunku. Następnie tę drugą monetę toczymy wokół przyklejonej. Jak ustawiony będzie orzeł, gdy toczona moneta znajdzie się na dole monety nieruchomej?
Rozwiązanie
Monety są identyczne, zatem gdy ich punkt styczności pokona połowę obwodu monety przyklejonej i będzie na dole, to pokona również połowę obwodu monety toczonej i będzie przy głowie orła. Orzeł na dole będzie więc znów - tak jak na początku - ustawiony głową do góry.
Jeśli szerokość pewnego prostokąta powiększyć o 50%, to jego szerokość powiększy się o 25%. O ile procent zmniejszy się długość tego prostokąta, jeśli jego długość zmniejszymy o 50%?
Rozwiązanie
Rozważmy prostokąt o wymiarach Jeśli jego szerokość 4 powiększyć o uzyskamy prostokąt o bokach a więc o szerokości 5, czyli o większej niż początkowa. Jeśli zaś długość 5 wyjściowego prostokąta zmniejszyć o otrzymamy prostokąt rozmiaru a więc o długości 4, czyli o mniejszej niż pierwotna.
Z założeń zadania wynika, że szerokość rozważanego prostokąta powiększona o 25% równa jest jego pierwotnej długości. Stąd prostokąt ten ma proporcje zatem uzyskana powyżej odpowiedź 20% jest jedyną możliwą.
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (87 KB)
W czworokącie wypukłym punkty i są odpowiednio środkami boków i zaś przekątne przecinają się w punkcie Wykazać, że prosta zawierająca dwusieczną kąta jest prostopadła do prostej wtedy i tylko wtedy, gdy
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (87 KB)
Częścią wspólną dwóch jednakowych kwadratów jest ośmiokąt. Boki jednego z kwadratów zostały narysowane na czerwono, drugiego zaś na niebiesko. Udowodnić, że suma długości czerwonych boków ośmiokąta jest równa sumie długości jego niebieskich boków.
Wskazówka
Przesuń jeden kwadrat tak, aby jego środek pokrył się ze środkiem drugiego kwadratu.
Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (87 KB)
Płaszczyzna przecina krawędzie boczne graniastosłupa prostego o podstawie równoległoboku, tworząc w przekroju czworokąt wypukły Niech będzie odległością punktu od płaszczyzny ustalonej podstawy graniastosłupa. Udowodnić, że
Wskazówka
Wykaż, że czworokąt jest równoległobokiem i przesuń go tak, aby jego środek pokrył się ze środkiem podstawy.