Коло та круг — це фундаментальні фігури планіметрії, властивості яких є основою для розв'язання величезної кількості задач НМТ. Розуміння взаємозв'язків між радіусами, хордами, дотичними та кутами дозволяє бачити логіку там, де на перший погляд здається лише нагромадження ліній. Особливу увагу варто приділити вписаним та центральним кутам, адже саме на їхніх властивостях базується більшість тестових завдань.
На цій сторінці ми розберемо реальні завдання НМТ та ЗНО, що стосуються довжини кола, площі круга та його частин. Ви навчитеся працювати з дугами, знаходити відстані між центрами кіл при їх дотику та використовувати метричні співвідношення в колі. Тут зібрано все: від базових визначень до складних комбінацій кіл із трикутниками та чотирикутниками.
Коло - геометричне місце точок, відстань від яких до заданої (центр кола) дорівнює заданому (радіус кола). Коло є границею круга.
Властивості кола та круга:
- Хорда - відрізок, який сполучає дві точки кола.
- Діаметр - хорда, що проходить через центр кола. d = 2R.
- Довжина кола: C = 2πR.
- Площа круга: S = πR².
- Якщо два вписані кути спираються на одну хорду, то вони рівні.
- Вписаний кут вдвічі менше центрального кута, що спирається на ту ж хорду.
- Якщо вписаний кут спирається на діаметр, то він прямий.
- Якщо АВ - дотична до кола (В - точка дотику), а С і D - точки перетину січної кола, що проведена з точки А, то АВ² = AC · AD.
Так як вписаний кут АСВ дорівнює 30°, а вписаний кут дорівнює половині відповідного центрального кута, то центральний кут дорівнює 2 · 30° = 60°. Отже менша дуга АВ становить 60°. Так як все коло складає 360°, що в 6 разів більше за 60°, то і довжина кола буде в 6 разів більше довжини дуги АВ. Маємо l = 6 · 25 = 150 см.
І. Пряма, що проходить через центр кола і лежить із цим колом в одній площині, має з ним дві спільні точки.
ІІ. Діаметр кола, перпендикулярний до його хорди, проходить через середину цієї хорди.
ІІІ. Можна провести два діаметри кола, що не мають жодної спільної точки.
1. Правильно.
2. Правильно.
3. Діаметри кола завжди мають спільну точку - центр кола. Не є правильним.
Якщо дві точки лежать на колі, то найбільша відстань між ними буде у тому випадку, якщо ці точки - кінці одного діаметру. Тоді AB = d = 2R = 2 ∙ 16 = 32.
Завдання 4. Довжина кола дорівнює 16π см. Знайдіть площу круга, обмеженого цим колом.
Оскільки довжина кола знаходиться за формулою С = 2πR, то R = C:2π = 16π:2π = 8. Площа круга S = πR² = π · 8² = 64π.
Оскільки довжина кола знаходиться за формулою С = 2πR, то його довжина C = 2π · 10 = 20π. Нехай коефіцієнт пропорційності х. Тоді маємо дуги довжинами 3х та 2х. Разом маємо 5х, що дорівнює довжині кола. Отже 5х = 20π, звідки х = 4π. Більша дуга має довжину 3х, тобто 3 · 4π = 12π.
При внутрішньому дотику відстань між центрами кіл дорівнює різниці їх радіусів. Тому ОО₁ = R₁-R₂ = 12-8 = 4 см.
Так як дуга складає шосту частину кола, то відповідний кут дорівнює шостій частині повного кола, тобто 360°:6 = 60°.
Так як BD - діаметр, то кут BAD дорівнює 90° як кут, що спирається на діаметр. Тоді в трикутнику ABD ∠B = 180°-∠A-∠D = 180°-90°-35° = 55°. Так як кути ABD і ACD спираються на одну хорду AD, то вони рівні. Тому ∠ACD = ∠ABD = 55°.
Маємо довжину кола емблеми С = 2πR = 2π · 2 = 4π м. У внутрішній частині маємо, що діаметр кожного півкола співпадає з радіусом великого кола. Тому d = 2, звідки r = d:2 = 2:2 = 1 м. Маємо довжину маленького кола емблеми С = 2πr = 2π · 1 = 2π м. Тоді довжина півкола 2π:2 = π м. Оскільки маємо 3 однакових півкола, то їх загальна довжина 3 · π = 3π м. Разом на одну емблему використовується 4π + 3π = 7π м. Тоді потрібно буде коштів 100 · 7π = 700π≈700 · 3,14 = 2198 грн. Найближча достатня сума серед наведених 2310 грн.
Маємо довжину кола емблеми С = 2πR = 2π · 2 = 4π м. У внутрішній частині маємо, що діаметр кожного півкола співпадає з радіусом великого кола. Тому d = 2, звідки r = d:2 = 2:2 = 1 м. Маємо довжину маленького кола емблеми С = 2πr = 2π · 1 = 2π м. Тоді довжина півкола 2π:2 = π м. Оскільки маємо 6 однакових півкола, то їх загальна довжина 6 · π = 6π м. Разом на одну емблему використовується 4π + 6π = 10π м. Тоді потрібно буде коштів 200 · 10π = 2000π≈2000 · 3,14 = 6280 грн. Найближча достатня сума серед наведених 7000 грн.
Оскільки трикутник ОАВ рівносторонній, то кут О в ньому 60°. Оскільки в колі центральний кут МОN та вписаний кут MDN спираються на одну хорду MN, а вписаний кут вдвічі менше відповідного центрального, то ∠MDN = ∠MON:2 = 60°:2 = 30°.
Оскільки круги однакові, то площа одного з них 3π:3 = π. Так як площа круга S = πR², то R = 1. Оскільки круги вписані, то сторона ВС дорівнює трьом діаметрам вписаних кіл, або 6 радіусам. Тому ВС = 6.
2 Градусна міра кута АСР дорівнює
3 Градусна міра меншої дуги АВ дорівнює
4 Градусна міра меншої дуги КС дорівнює
Б 80°
В 90°
Г 100°
Д 120°
1) Оскільки дотична до кола перпендикулярна до радіуса, проведеного в точку дотику, то кут ОСМ прямий.
2) Оскільки АВ = АС, ВО = ОС, то трикутники АВО та АСО рівні, тому кути ВАО і САО рівні, а так як їх сума це кут ВАС (80°), то кожен з них дорівнює 80°:2 = 40°. Так як АО = ОС (радіуси кола), то трикутник АОС рівнобедрений і в ньому кути А та С рівні. Отже кут ОСА дорівнює куту ОАС і дорівнює 40°. ∠ACP = ∠OCP-∠OCA = 90°-40° = 50°.
3) В трикутнику АОС ∠AOC = 180°-∠OAC-∠OCA = 180°-40°-40° = 100°. Отже дуга АС 100°. Так як відрізки АВ і АС рівні, то дуги АВ і АС також рівні. Відповідно, менша дуга АВ дорівнює 100°.
4) Менша дуга КС доповнює меншу дугу АС до 180°. Тому менша дуга КС дорівнює 180°-100° = 80°.
2 АВ
3 ВС
4 СК
Б 2\sqrt{3}
В 12
Г 6\sqrt{3}
Д 3\sqrt{3}
1) Оскільки ВК - діаметр, то ВК = 2R = 2 · 6 = 12.
2) Оскільки АВ - дотична, то кут АВО - прямий (дотична перпендикулярна до радіуса, проведеного в точку дотику. Тоді в прямокутному трикутнику АВО за теоремою Піфагора AO² = AB² + BO². Підставимо відоме значення ВО і замість АО рівне йому значення 2АВ. Маємо:
(2AB)² = AB² + 6²
4AB² = AB² + 36
3AB² = 36
AB² = 12.
Звідси маємо, що АВ = \sqrt{12} = 2\sqrt{3}.
3) Оскільки ОВ = ОС (радіуси кола), то трикутник ОВС є рівнобедреним. Тоді кути В і С в ньому рівні, а оскільки їх сума дорівнює 180°-60° = 120°, то вони дорівнюють 60°. Тоді трикутник ОВС рівносторонній і ВС = ОВ = 6.
4) Оскільки ВК - діаметр кола, то кут ВСК є прямим, як вписаний кут, що спирається на діаметр. Тоді в прямокутному трикутнику ВСК CK² = BK²-BC² = 12²-6² = 144-36 = 108. Тоді СК = \sqrt{108} = 6\sqrt{3}.
В прямокутному трикутнику АКВ tgB = AK:KB = \frac{6}{2\sqrt{3}} = \frac{3}{\sqrt{3}} = \sqrt{3}. Тоді кут АВК = 60°. Оскільки кути АВК і АВС суміжні, то їх сума дорівнює 180°. ∠ABC = 180°-∠ABK = 180°-60° = 120°. Для радіуса кола, описаного навколо трикутника, є формула \frac{AC}{sinABC} = 2R. Підставимо у цю формулу відомі значення і отримаємо:
\frac{AC}{sin120^o} = 2\cdot15\sqrt{3}
AC = 30\sqrt{3}sin120° = 30\sqrt{3}sin(180°-60°) = 30\sqrt{3}sin60° = 30\sqrt{3}\cdot\frac{\sqrt{3}}{2} = 15 · 3 = 45.
Оскільки кут 90° складає четверту частину повного кола (360°:90° = 4), то довжина меншої дуги AB кола складає четверту частину довжини дуги кола, тобто 64:4 = 16 см.
1. Визначте довжину відрізка О₁О₂.
2. Обчисліть площу чотирикутника ВО₁О₂С.
2. Відрізок O₁O₂ паралельний ВС, тому ВО₁О₂С - трапеція. ЕТ = ЕО₁ + О₁О₂ + О₂Т = 4 + 8 + 4 = 16. Тоді ВС = ЕТ = 16. Висота трапеції О₁К = 4. Маємо площу трапеції S = (ВС + O₁O₂) · O₁K:2 = (16 + 8) · 4:2 = 24 · 2 = 48.
1. Визначте радіус сектора ВСР (у см).
2. Обчисліть площу прямокутника ABCD (у см²).
1. Оскільки сектор ВСР складає четверту частину кола радіуса ВС, то площа такого кола дорівнює 9π · 4 = 36π см². Так як площа кола знаходиться за формулою S = πR², то радіус ВС кола, а відповідно сектора ВСР дорівнює 6 см.
2. Так як сектори дотикаються, то АС = АО + ОС = 4 + 6 = 10 см (СО є радіусом сектора ВСР). Тоді в прямокутному трикутнику АВС за теоремою Піфагора AB² = AC²-BC² = 10²-6² = 100-36 = 64. Отже АВ = 8 см і площа прямокутника ABCD S = AB · BC = 8 · 6 = 48 см².
З'єднаємо точки А та В з центром кола О і позначимо радіуси рівних кіл (так як кола, вписані, то вони знаходяться на проведених радіусах). За умовою О₁А = O₂B = 2. Тоді ОО₁ = ОО₂ = 8-2 = 6. Маємо подібні трикутники ОАВ та ОО₁О₂. З подібності трикутників випливає, що АВ:О₁О₂ = ОА:ОО₁, тобто 10:О₁О₂ = 8:6. Звідси О₁О₂ = 10 · 6:8 = 60:8 = 7,5.
Коментарі