Lecția V.7 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( \text{Fie cerc } \mathcal{C}(O, r) \text{ și punctul } P \text{ astfel încât } OP > r \text{ (punct exterior).} \) \( \text{Din construcția geometrică (pag. 107), există două drepte } PA \text{ și } PB \text{ care trec prin } P \text{ și sunt tangente cercului.} \) \( PA \perp OA, \text{ unde } A \in \mathcal{C}(O, r) \) \( PB \perp OB, \text{ unde } B \in \mathcal{C}(O, r) \) \( \text{Numărul de tangente este 2.} \) \( \text{Răspuns corect: C) 2.} \)

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Analiza poziției punctului față de cerc

În geometria plană, dintr-un punct situat în exteriorul unui cerc, putem trasa drepte care să aibă diferite relații cu cercul respectiv: unele pot fi secante (intersectează cercul în două puncte), iar altele pot fi exterioare (nu au puncte comune).

Pasul 2: Identificarea construcției tangentelor dintr-un punct exterior

Conform teoriei prezentate în manual (pagina 107, secțiunea "Să analizăm!"), dacă avem un punct fix \( P \) exterior unui cerc și rotim o dreaptă \( d \) care trece prin \( P \), vom observa că există exact două poziții ale acesteia în care dreapta devine tangentă la cerc.
Desenează un cerc cu centrul în \( O \). Alege un punct \( P \) în exteriorul cercului. Din punctul \( P \), trasează două drepte care doar "ating" cercul în punctele \( A \), respectiv \( B \). Acestea sunt cele două tangente.

Pasul 3: Analiza proprietăților geometrice

Fiecare tangentă dusă din punctul exterior \( P \) atinge cercul într-un punct unic (punct de tangență). Cele două puncte de tangență, să le numim \( A \) și \( B \), sunt situate simetric față de dreapta care unește centrul cercului \( O \) cu punctul exterior \( P \). Acest lucru confirmă faptul că există exact două astfel de drepte.

Pasul 4: Concluzionarea și alegerea variantei corecte

Numărul maxim de tangente care pot fi duse dintr-un punct exterior la un cerc este 2. Analizând variantele de răspuns: A) 0 - incorect (posibil doar dacă punctul este în interiorul cercului); B) 1 - incorect (posibil doar dacă punctul este pe cerc); C) 2 - corect (specific punctelor exterioare); D) 3 - incorect (imposibil în geometria euclidiană pentru un singur cerc). Prin urmare, varianta corectă este C.

Rezolvare scurtă:

\( P \text{ exterior } \mathcal{C}(O, r) \implies \exists A, B \in \mathcal{C}(O, r) \text{ a.î. } PA, PB \text{ sunt tangente.} \) \( \text{Nr. tangente} = 2. \) \( \text{Răspuns corect: C.} \)

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: