Lecția VI.2 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( BC \perp OA, \{M\} = BC \cap OA, M \in [OA], OM = MA = \frac{OA}{2} \) În \( \mathcal{C}(O, r) \), \( OA \perp BC \implies M \) este mijlocul coardei \( BC \implies BM = MC \) În patrulaterul \( OBAC \): \( M \) este mijlocul \( [OA] \) \( M \) este mijlocul \( [BC] \) \( \implies OBAC \) este paralelogram (diagonalele se înjumătățesc) \( OA \perp BC \) (din ipoteză) \( OBAC \) paralelogram cu \( OA \perp BC \implies OBAC \) este romb.

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Construcția figurii și identificarea elementelor

Vom începe prin a desena un cerc cu centrul în \( O \). Trasăm raza \( OA \). Notăm cu \( M \) mijlocul razei \( OA \). Prin punctul \( M \), construim o coardă \( BC \) care să fie perpendiculară pe \( OA \).
Desenează un cerc cu centrul în O și o rază OA orientată orizontal spre dreapta. Marchează punctul M la jumătatea segmentului OA. Trasează o coardă verticală BC care trece prin M, astfel încât M să fie între B și C. Unește punctele O cu B, O cu C, A cu B și A cu C pentru a forma patrulaterul OBAC.

Pasul 2: Analiza segmentelor din figură

Din datele problemei, știm că: - \( OA \) este rază, deci \( OA = r \). - \( M \) este mijlocul lui \( OA \), deci \( OM = MA = \frac{r}{2} \). - \( BC \perp OA \) în punctul \( M \). Deoarece un diametru (sau o rază) perpendicular pe o coardă trece prin mijlocul acesteia, rezultă că \( M \) este și mijlocul coardei \( BC \). Prin urmare, \( BM = MC \).

Pasul 3: Demonstrarea faptului că OBAC este paralelogram

Să privim patrulaterul \( OBAC \). Diagonalele acestuia sunt segmentele \( OA \) și \( BC \). Am stabilit anterior că: - Punctul \( M \) este mijlocul diagonalei \( OA \). - Punctul \( M \) este mijlocul diagonalei \( BC \). Deoarece diagonalele se înjumătățesc (au același mijloc \( M \)), rezultă că patrulaterul \( OBAC \) este un paralelogram.

Pasul 4: Demonstrarea faptului că OBAC este romb

Pentru a demonstra că un paralelogram este romb, putem folosi una dintre cele două proprietăți: 1. Diagonalele sunt perpendiculare. 2. Două laturi consecutive sunt congruente. În cazul nostru, știm deja din ipoteză că \( BC \perp OA \). Deoarece diagonalele paralelogramului \( OBAC \) sunt perpendiculare, rezultă direct că \( OBAC \) este romb. Alternativ, putem observa că în triunghiul \( \Delta OBM \), dreptunghic în \( M \), avem \( OM = \frac{r}{2} \) și \( OB = r \) (rază). Acest lucru confirmă structura geometrică, dar perpendicularitatea diagonalelor este suficientă pentru demonstrație.

Rezolvare scurtă:

\( M \in OA, OM = MA \). \( OA \perp BC \implies M \) este mijlocul \( BC \implies BM = MC \). În \( OBAC \), diagonalele \( OA \) și \( BC \) se înjumătățesc în \( M \implies OBAC \) paralelogram. \( OA \perp BC \implies OBAC \) este romb.

Cele mai importante aspecte ale lecției

  • Congruența: Arcele congruente au coarde congruente și invers: \(\overset{\LARGE\frown}{AB} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CD} \iff AB \equiv CD\).
  • Perpendicularitatea: Dacă un diametru este perpendicular pe o coardă, el trece obligatoriu prin mijlocul acelei coarde și prin mijloacele arcelor acesteia.
  • Paralelismul: Două coarde paralele prind între ele două arce lateral congruente. (și reciproc)
  • Distanța de la centru: Două coarde sunt congruente dacă și numai dacă se află la aceeași distanță față de centrul cercului.
Într-un cerc, la arce congruente corespund coarde congruente. Reciproc, la coarde congruente corespund arce congruente.
  • Dacă \(\overset{\LARGE\frown}{AB} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CD}\), atunci \(AB \equiv CD\).
  • Dacă \(AB \equiv CD\), atunci \(\overset{\LARGE\frown}{AB} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CD}\) (arcele mici) și \(\overset{\LARGE\frown}{ACB} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CAD}\) (arcele mari).
Un cerc de centru O în care sunt trasate două coarde AB și CD de lungimi egale. Arcele mici AB și CD sunt evidențiate pentru a arăta congruența lor.
Într-un cerc, se desenează două coarde \(MN\) și \(PQ\). Dacă măsura arcului \(\overset{\LARGE\frown}{MN}\) este de \(75^\circ\) și coarda \(PQ \equiv MN\), care este măsura arcului mic \(\overset{\LARGE\frown}{PQ}\)?
Conform teoremei, dacă două coarde sunt congruente (\(PQ \equiv MN\)), atunci și arcele subîntinse de ele sunt congruente. Prin urmare, \(\overset{\LARGE\frown}{PQ} \equiv \overset{\LARGE\frown}{MN}\), deci măsura arcului \(\overset{\LARGE\frown}{PQ}\) este de \(75^\circ\).
Într-un cerc, diametrul perpendicular pe o coardă trece prin mijlocul coardei și prin mijloacele arcelor determinate de acea coardă (înjumătățește coarda și arcele).
Dacă diametrul \(PN \perp AB\) și se intersectează în punctul \(M\):
  • \(AM \equiv MB\) (coarda este înjumătățită);
  • \(\overset{\LARGE\frown}{AN} \equiv \overset{\LARGE\frown}{NB}\) (arcul mic este înjumătățit);
  • \(\overset{\LARGE\frown}{AP} \equiv \overset{\LARGE\frown}{PB}\) (arcul mare este înjumătățit).
Un cerc cu o coardă orizontală AB și un diametru vertical PN care o intersectează perpendicular în punctul M. Segmentele AM și MB sunt marcate ca fiind egale, la fel și arcele AN și NB.
Diametrul \(CD\) este perpendicular pe coarda \(AB\) a unui cerc în punctul \(E\). Dacă \(AB = 12 \text{ cm}\), care este lungimea segmentului \(AE\)?
Deoarece diametrul este perpendicular pe coardă, el o înjumătățește. Punctul \(E\) este mijlocul lui \(AB\). \[ AE = AB : 2 = 12 \text{ cm} : 2 = 6 \text{ cm} \]
Dacă două coarde ale unui cerc sunt paralele, atunci arcele cuprinse între ele sunt congruente. Reciproc, dacă două coarde cuprind între ele arce congruente, atunci coardele sunt paralele.
Dacă \(AB \parallel CD\), atunci \(\overset{\LARGE\frown}{AC} \equiv \overset{\LARGE\frown}{BD}\).
Un cerc cu două coarde paralele AB și CD. Arcele laterale AC și BD, aflate între cele două coarde, sunt evidențiate ca fiind congruente.
Într-un cerc se trasează coardele paralele \(EF\) și \(GH\). Dacă măsura arcului \(\overset{\LARGE\frown}{EG}\) este de \(40^\circ\), care este măsura arcului \(\overset{\LARGE\frown}{FH}\)?
Deoarece coardele \(EF\) și \(GH\) sunt paralele, ele determină între ele arce congruente. Astfel, \(\overset{\LARGE\frown}{EG} \equiv \overset{\LARGE\frown}{FH}\). Rezultă că măsura arcului \(\overset{\LARGE\frown}{FH}\) este \(40^\circ\).
Două coarde ale unui cerc egal depărtate de centrul cercului sunt congruente. Reciproc, două coarde congruente ale unui cerc sunt egal depărtate de centrul cercului.
Distanța de la punctul central \(O\) la o coardă reprezintă lungimea perpendicularei duse din \(O\) pe acea coardă.
Dacă \(OM \perp AB\) și \(ON \perp CD\):
Dacă \(OM \equiv ON\), atunci \(AB \equiv CD\).
Coardele \(AB\) și \(CD\) ale unui cerc de centru \(O\) au ambele lungimea de \(8 \text{ cm}\). Distanța de la centrul \(O\) la coarda \(AB\) este de \(3 \text{ cm}\). Care este distanța de la centrul \(O\) la coarda \(CD\)?
Deoarece coardele sunt congruente (\(AB = CD = 8 \text{ cm}\)), ele sunt egal depărtate de centrul cercului. Astfel, distanța de la \(O\) la \(CD\) este egală cu distanța de la \(O\) la \(AB\), adică \(3 \text{ cm}\).

Probleme de antrenament

Nivel Ușor: Un cerc are raza de \(5 \text{ cm}\). O coardă \(AB\) se află la distanța de \(3 \text{ cm}\) față de centrul cercului. Determinați lungimea unei alte coarde \(CD\) a aceluiași cerc, știind că \(\overset{\LARGE\frown}{AB} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CD}\).
Fie \(OM \perp AB\). Deoarece diametrul perpendicular pe coardă o înjumătățește, triunghiul \(OAM\) este dreptunghic în \(M\), unde \(OA = 5 \text{ cm}\) (raza) și \(OM = 3 \text{ cm}\) (distanța).
Aplicând Teorema lui Pitagora în \(\triangle OAM\): \(AM^2 = OA^2 - OM^2 = 5^2 - 3^2 = 25 - 9 = 16 \implies AM = 4 \text{ cm}\).
Lungimea coardei \(AB\) este \(2 \cdot AM = 2 \cdot 4 = 8 \text{ cm}\).
Deoarece \(\overset{\LARGE\frown}{AB} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CD}\), coardele corespunzătoare sunt congruente. Deci \(CD = AB = 8 \text{ cm}\).
Nivel Mediu: Un arc mic \(AB\) al unui cerc are măsura de \(20^\circ\). Se notează cu \(C\) și \(D\) punctele diametral opuse punctelor \(A\), respectiv \(B\).
a) Calculați măsurile arcelor mici \(AD\) și \(BC\).
b) Demonstrați că dreptele \(AD\) și \(BC\) sunt paralele.
a) Punctele \(A\) și \(C\) fiind diametral opuse, determină arcul \(\overset{\LARGE\frown}{ABC} = 180^\circ\). Atunci, \(\overset{\LARGE\frown}{BC} = 180^\circ - \overset{\LARGE\frown}{AB} = 180^\circ - 20^\circ = 160^\circ\).
Analog, punctele \(B\) și \(D\) fiind diametral opuse determină arcul \(\overset{\LARGE\frown}{BAD} = 180^\circ\). Rezultă \(\overset{\LARGE\frown}{AD} = 180^\circ - \overset{\LARGE\frown}{AB} = 180^\circ - 20^\circ = 160^\circ\).
b) \(\overset{\LARGE\frown}{CD}\) se opune la vârf unghiului la centru \(AOB\), deci are măsura de \(20^\circ\). Coardele \(AD\) și \(BC\) cuprind între ele arcele \(\overset{\LARGE\frown}{AB}\) și \(\overset{\LARGE\frown}{CD}\).
Deoarece \(\overset{\LARGE\frown}{AB} = 20^\circ\) și \(\overset{\LARGE\frown}{CD} = 20^\circ\), arcele cuprinse între cele două coarde sunt congruente. Conform proprietății coardelor paralele, rezultă că \(AD \parallel BC\).
Nivel Dificil: Fie \(AB\) o coardă a unui cerc de centru \(O\). Punctul \(E\) este mijlocul coardei \(AB\). O altă coardă \(CD\) se trasează astfel încât trece prin punctul \(E\). Dacă \(C\) este mijlocul arcului determinat de \(AB\), demonstrați că diametrul cercului se află pe dreapta \(CD\).
Pentru a demonstra că un diametru se află pe dreapta \(CD\), trebuie să arătăm că punctele \(C\), \(E\) și centrul \(O\) sunt coliniare.
Deoarece \(C\) este mijlocul arcului \(\overset{\LARGE\frown}{AB}\), avem \(\overset{\LARGE\frown}{CA} \equiv \overset{\LARGE\frown}{CB}\). Conform teoremei arcelor și coardelor, deducem că \(CA \equiv CB\).
Punctul \(E\) este mijlocul coardei \(AB\), prin urmare \(EA \equiv EB\). De asemenea, \(OA \equiv OB\) (deoarece ambele sunt raze ale cercului).
Egalitățile \(OA = OB\), \(EA = EB\), și \(CA = CB\) demonstrează că punctele \(O\), \(E\) și \(C\) se află la distanțe egale de capetele segmentului \(AB\). Aceasta înseamnă că toate trei aparțin mediatoarei segmentului \(AB\).
Deoarece \(O\), \(E\) și \(C\) sunt pe mediatoare, ele sunt coliniare. Cum \(CD\) este o dreaptă ce conține punctele \(C\) și \(E\), rezultă că ea trece și prin centrul \(O\). Orice coardă care trece prin centrul cercului este un diametru, deci dreapta \(CD\) conține diametrul.

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: