Lecția V.3 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( \mathcal{C}(O, r = 4 \text{ cm}) \) Folosește un compas fixat la o deschidere de 4 cm. Marchează un punct O în centrul foii de hârtie și desenează cercul. Acesta este cercul C(O, 4 cm).

a. Dreapta a tangentă la cerc

\( T \in \mathcal{C}(O, 4 \text{ cm}) \) \( a \perp OT, T \in a \) \( d(O, a) = OT = 4 \text{ cm} = r \) \( \Rightarrow a \cap \mathcal{C}(O, 4 \text{ cm}) = \{T\} \)

b. Dreapta b exterioară cercului

\( P \in \text{Ext }\mathcal{C}(O, 4 \text{ cm}) \text{ astfel încât } OP = 6 \text{ cm} \) \( b \perp OP, P \in b \) \( d(O, b) = OP = 6 \text{ cm} > r \) \( \Rightarrow b \cap \mathcal{C}(O, 4 \text{ cm}) = \varnothing \)

c. Dreapta c secantă la cerc

\( A, B \in \mathcal{C}(O, 4 \text{ cm}), A \neq B \) \( c = AB \) \( d(O, c) < 4 \text{ cm} = r \) \( \Rightarrow c \cap \mathcal{C}(O, 4 \text{ cm}) = \{A, B\} \)

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Construcția cercului

Începem prin a construi elementul central al problemei:
Folosește un compas fixat la o deschidere de 4 cm. Marchează un punct O în centrul foii de hârtie și desenează cercul. Acesta este cercul C(O, 4 cm).

Pasul 2: Construcția dreptei secante (c)

O dreaptă este secantă la cerc dacă distanța de la centrul cercului la dreaptă este mai mică decât raza (\( d < r \)). Acest lucru înseamnă că dreapta trebuie să intersecteze cercul în două puncte distincte.
Alege două puncte diferite pe cercul desenat și notează-le cu A și B. Folosește rigla pentru a trasa dreapta care trece prin aceste două puncte. Notează această dreaptă cu c.

Pasul 3: Construcția dreptei tangente (a)

O dreaptă este tangentă la cerc dacă are un singur punct comun cu acesta. În acest caz, distanța de la centrul cercului la dreaptă este egală cu raza (\( d = r \)).
Trasează o rază OT (unde T este un punct pe cerc). Folosind un echer, construiește o dreaptă perpendiculară pe raza OT chiar în punctul T. Notează această dreaptă cu a. Conform teoremei, dreapta perpendiculară pe rază în punctul de contact este tangentă la cerc.

Pasul 4: Construcția dreptei exterioare (b)

O dreaptă este exterioară cercului dacă nu are niciun punct comun cu acesta. Distanța de la centrul cercului la dreaptă trebuie să fie mai mare decât raza (\( d > r \)).
Alege un punct P în exteriorul cercului astfel încât segmentul OP să fie mai lung de 4 cm (de exemplu, 6 cm). Trasează o dreaptă care trece prin P și care nu intersectează cercul. Pentru siguranță, poți construi o dreaptă perpendiculară pe segmentul OP în punctul P. Notează această dreaptă cu b.

Pasul 5: Verificarea pozițiilor relative

Verificăm dacă am respectat condițiile problemei: - Dreapta \( a \): \( a \cap \mathcal{C}(O, r) = \{T\} \Rightarrow \) tangentă. - Dreapta \( b \): \( b \cap \mathcal{C}(O, r) = \varnothing \Rightarrow \) exterioară. - Dreapta \( c \): \( c \cap \mathcal{C}(O, r) = \{A, B\} \Rightarrow \) secantă.

Rezolvare scurtă:

\( \mathcal{C}(O, r = 4) \) a) \( T \in \mathcal{C} \Rightarrow a \perp OT \) în \( T \Rightarrow d(O, a) = 4 = r \) (tangentă) b) \( OP = 6 > 4 \Rightarrow b \perp OP \) în \( P \Rightarrow d(O, b) = 6 > r \) (exterioară) c) \( A, B \in \mathcal{C} \Rightarrow c = AB \Rightarrow d(O, c) < r \) (secantă)

Cele mai importante aspecte ale lecției

Concepte fundamentale reținute din lecție:
  • Dintr-un punct exterior unui cerc se pot duce exact două tangente, iar segmentele de la punct la punctele de tangență sunt congruente (\( PA \equiv PB \)).
  • Raza cercului formează un unghi de \( 90^\circ \) cu tangenta în punctul de contact.
  • Un punct se află pe bisectoarea unui unghi dacă și numai dacă este egal depărtat de laturile unghiului.
  • Cercul înscris într-un triunghi are centrul în punctul de intersecție a bisectoarelor, iar laturile triunghiului devin tangente la acest cerc, formând segmente congruente din fiecare vârf al triunghiului.
Prin orice punct aflat în exteriorul unui cerc se pot construi exact două tangente la cercul respectiv.
Raza cercului dusă în punctul de tangență este întotdeauna perpendiculară pe tangentă: \( OA \perp AP \) și \( OB \perp BP \).
Un cerc cu centrul O și un punct exterior P. Din P sunt trasate două drepte tangente la cerc în punctele A și B. Segmentele PA și PB sunt marcate ca fiind congruente. Razele OA și OB sunt trasate, formând unghiuri drepte cu tangentele în A și B. Segmentul OP unește centrul cu punctul exterior.
Dintr-un punct exterior \( P \), segmentele determinate de punctul dat și punctele de tangență (\( A \) și \( B \)) sunt congruente: \[ PA \equiv PB \]
Triunghiurile dreptunghice formate (\( \Delta OAP \) și \( \Delta OBP \)) sunt congruente, ceea ce înseamnă că dreapta \( OP \) este bisectoarea unghiului \( \measuredangle APB \) și a unghiului \( \measuredangle AOB \).
Dintr-un punct exterior \( M \) se duc tangentele \( MA \) și \( MB \) la un cerc. Dacă lungimea segmentului \( MA \) este de \( 12 \text{ cm} \), care este lungimea segmentului \( MB \)?
Conform proprietății tangentelor duse dintr-un punct exterior, segmentele de la punct la punctele de tangență sunt congruente.
Deci, \( MB = MA = 12 \text{ cm} \).
Teorema 1: Orice punct situat pe bisectoarea unui unghi este egal depărtat de laturile unghiului.
Teorema 2 (reciproca): Orice punct din interiorul unui unghi, egal depărtat de laturile unghiului, se află pe bisectoarea acelui unghi.
Dacă \( OP \) este bisectoarea unghiului \( \measuredangle AOB \), iar \( PA \perp OA \) și \( PB \perp OB \), atunci distanțele sunt egale: \( PA = PB \). Aceasta este o consecință directă a congruenței triunghiurilor dreptunghice \( \Delta OAP \equiv \Delta OBP \).
Bisectoarele unghiurilor interioare ale unui triunghi sunt concurente (se intersectează) într-un singur punct, notat cu \( I \). Acest punct \( I \) se află la distanțe egale de cele trei laturi ale triunghiului.
Cercul înscris în triunghi este cercul cu centrul în punctul de intersecție a bisectoarelor (\( I \)) și care are laturile triunghiului drept tangente.
Un triunghi oarecare ABC cu un cerc desenat în interiorul său, tangent la toate cele trei laturi în punctele M, N și P. Centrul cercului, I, este intersecția bisectoarelor unghiurilor A, B și C. Segmentele IM, IN și IP sunt razele cercului, perpendiculare pe laturile triunghiului.
Deoarece vârfurile triunghiului acționează ca puncte exterioare din care se duc tangente la cercul înscris, se formează perechi de segmente congruente pe laturi: \[ AM \equiv AP, \quad BM \equiv BN, \quad CN \equiv CP \]

Probleme practice

Ușoară: Dintr-un punct \( P \) aflat în exteriorul unui cerc de centru \( O \), se duc tangentele \( PA \) și \( PB \) (unde \( A \) și \( B \) sunt punctele de tangență). Dacă perimetrul patrulaterului \( OAPB \) este de \( 34 \text{ cm} \), iar raza cercului este \( r = 5 \text{ cm} \), calculează lungimea tangentei \( PA \).
Știm că \( OA \) și \( OB \) sunt raze, deci \( OA = OB = 5 \text{ cm} \).
Din proprietatea tangentelor, \( PA = PB \).
Perimetrul patrulaterului \( OAPB \) este: \( P = OA + OB + PA + PB \).
\( 34 = 5 + 5 + 2 \cdot PA \)
\( 34 = 10 + 2 \cdot PA \implies 2 \cdot PA = 24 \implies PA = 12 \text{ cm} \).
Medie: Laturile unui triunghi \( ABC \) au lungimile \( AB = 7 \text{ cm} \), \( BC = 8 \text{ cm} \) și \( AC = 9 \text{ cm} \). Cercul înscris în triunghi este tangent laturilor \( AB, BC, AC \) în punctele \( M, N \), respectiv \( P \). Calculează lungimea segmentului \( AM \).
Notăm segmentele formate de tangentele din vârfurile triunghiului:
\( AM = AP = x \)
\( BM = BN = y \)
\( CN = CP = z \)
Obținem sistemul de ecuații din lungimile laturilor:
\( AB = x + y = 7 \)
\( BC = y + z = 8 \)
\( AC = x + z = 9 \)
Adunând cele trei ecuații, obținem perimetrul: \( 2x + 2y + 2z = 7 + 8 + 9 = 24 \), deci \( x + y + z = 12 \).
Pentru a afla \( AM \) (care este \( x \)), scădem din sumă latura care nu îl conține pe \( x \), adică \( BC \) (\( y + z \)):
\( x = (x + y + z) - (y + z) = 12 - 8 = 4 \text{ cm} \).
Așadar, \( AM = 4 \text{ cm} \).
Dificilă: Fie un punct \( M \) exterior unui cerc de centru \( O \) și rază \( r = 4 \text{ cm} \). Se duc tangentele \( MA \) și \( MB \) la cerc. Știind că măsura unghiului dintre tangente este \( \measuredangle AMB = 60^\circ \), calculează lungimea segmentului \( OM \).
Dreapta \( OM \) este bisectoarea unghiului \( \measuredangle AMB \), deci \( \measuredangle AMO = \frac{60^\circ}{2} = 30^\circ \).
Raza \( OA \) este perpendiculară pe tangenta \( MA \), deci triunghiul \( \Delta OAM \) este dreptunghic în \( A \) (\( \measuredangle OAM = 90^\circ \)).
În triunghiul dreptunghic \( \Delta OAM \), cateta opusă unghiului de \( 30^\circ \) este \( OA = 4 \text{ cm} \).
Conform teoremei unghiului de \( 30^\circ \), cateta opusă este jumătate din ipotenuză:
\( OA = \frac{OM}{2} \implies 4 = \frac{OM}{2} \implies OM = 8 \text{ cm} \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: