Официальное решение.Решение.
а) Луч BO является биссектрисой угла ABC, а луч AO — биссектрисой угла BAC (см. рис.). Пусть (∠ OBA = ∠ MNA = альфа) Тогда (∠ ONA = 90 градусов) как угол между касательной и радиусом, проведенным в точку касания, и (∠ ONM = 90 градусов минус альфа) как смежный с углом MNA. Отрезки OM и ON равны как радиусы, поэтому треугольник OMN — равнобедренный, в нем верно:
(∠ ONM = ∠ OMN = 90 градусов минус альфа ,)
(∠ NOM = 180 градусов минус (∠ ONM плюс ∠ OMN) = 2 альфа)
Из прямоугольного треугольника ANO находим (∠ NAO = 90 градусов минус 2 альфа ,) поэтому (∠ BAC = 2 ∠ NAO = 180 градусов минус 4 альфа) Следовательно, (∠ ABC = ∠ ACB = 2 альфа ,) то есть треугольник ABC — равнобедренный по свойству.
б) Из условия и доказанного в пункте а) следует, что (косинус 2 альфа = дробь: числитель: 7, знаменатель: 9 конец дроби) Преобразуем, учитывая, что угол с градусной мерой α — острый:
(2 косинус в квадрате альфа минус 1 = дробь: числитель: 7, знаменатель: 9 конец дроби равносильно косинус в квадрате альфа = дробь: числитель: 8, знаменатель: 9 конец дроби равносильно косинус альфа = дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби ,)
(синус альфа = корень из: начало аргумента: 1 минус косинус в квадрате альфа конец аргумента = дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби)
Из пункта а) (∠ NOM = 2 альфа ,) углы ONM и NOB равны как накрест лежащие при пересечении параллельных прямых BL и NM секущей ON, поэтому:
(∠ MOL = 180 градусов минус ∠ NOM минус ∠ NOB = 180 градусов минус 2 альфа минус (90 градусов минус альфа) = 90 градусов минус альфа)
Выразим площадь четырехугольника BNML:
(S_BNML = S_BNO плюс S_NOM плюс S_MOL =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби BO умножить на ON умножить на синус (90 градусов минус альфа) плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO умножить на OM умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби MO умножить на OL умножить на синус (90 градусов минус альфа) =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на дробь: числитель: NO, знаменатель: синус альфа конец дроби умножить на NO умножить на косинус альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате косинус альфа =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на (2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента плюс 2 умножить на дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби умножить на дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби плюс дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби) = дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на дробь: числитель: 28 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби = дробь: числитель: 14 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби NO в квадрате) (S_BNML = S_BNO плюс S_NOM плюс S_MOL =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби BO умножить на ON умножить на синус (90 градусов минус альфа) плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO умножить на OM умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби MO умножить на OL умножить на синус (90 градусов минус альфа) =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на дробь: числитель: NO, знаменатель: синус альфа конец дроби умножить на NO умножить на косинус альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате косинус альфа =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на (2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента плюс 2 умножить на дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби умножить на дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби плюс дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби) =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на дробь: числитель: 28 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби = дробь: числитель: 14 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби NO в квадрате)
Отрезок AK является биссектрисой равнобедренного треугольника, а потому и его высотой. Следовательно, точка K — середина стороны BC. Запишем выражения длины высоты AK и стороны BC:
(AK = AO плюс OK = дробь: числитель: NO, знаменатель: синус (90 градусов минус 2 альфа) конец дроби плюс OK = дробь: числитель: NO, знаменатель: косинус 2 альфа конец дроби плюс NO = дробь: числитель: 9, знаменатель: 7 конец дроби NO плюс NO = дробь: числитель: 16, знаменатель: 7 конец дроби NO,)
(BC = 2BK = 2 умножить на дробь: числитель: OK, знаменатель: синус альфа конец дроби = 6OK = 6NO)
Найдем площадь треугольника ABC:
(S_ABC = дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на AK умножить на BC = дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на дробь: числитель: 16, знаменатель: 7 конец дроби NO умножить на 6NO = дробь: числитель: 48, знаменатель: 7 конец дроби NO в квадрате)
Вычислим искомое отношение:
(дробь: числитель: S_BNML, знаменатель: S_ABC конец дроби = дробь: числитель: 14 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби NO в квадрате : дробь: числитель: 48, знаменатель: 7 конец дроби NO в квадрате = дробь: числитель: 98 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 432 конец дроби = дробь: числитель: 49 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 216 конец дроби)
Ответ: б) (дробь: числитель: 49 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 216 конец дроби)
Ответ.Решение.
а) Луч BO является биссектрисой угла ABC, а луч AO — биссектрисой угла BAC (см. рис.). Пусть (\angle OBA = \angle MNA = альфа) Тогда (\angle ONA = 90 градусов) как угол между касательной и радиусом, проведенным в точку касания, и (\angle ONM = 90 градусов минус альфа) как смежный с углом MNA. Отрезки OM и ON равны как радиусы, поэтому треугольник OMN — равнобедренный, в нем верно:
(\angle ONM = \angle OMN = 90 градусов минус альфа ,)
(\angle NOM = 180 градусов минус (\angle ONM плюс \angle OMN) = 2 альфа)
Из прямоугольного треугольника ANO находим (\angle NAO = 90 градусов минус 2 альфа ,) поэтому (\angle BAC = 2 \angle NAO = 180 градусов минус 4 альфа) Следовательно, (\angle ABC = \angle ACB = 2 альфа ,) то есть треугольник ABC — равнобедренный по свойству.
б) Из условия и доказанного в пункте а) следует, что (косинус 2 альфа = дробь: числитель: 7, знаменатель: 9 конец дроби) Преобразуем, учитывая, что угол с градусной мерой α — острый:
(2 косинус в квадрате альфа минус 1 = дробь: числитель: 7, знаменатель: 9 конец дроби равносильно косинус в квадрате альфа = дробь: числитель: 8, знаменатель: 9 конец дроби равносильно косинус альфа = дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби ,)
(синус альфа = корень из: начало аргумента: 1 минус косинус в квадрате альфа конец аргумента = дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби)
Из пункта а) (\angle NOM = 2 альфа ,) углы ONM и NOB равны как накрест лежащие при пересечении параллельных прямых BL и NM секущей ON, поэтому:
(\angle MOL = 180 градусов минус \angle NOM минус \angle NOB = 180 градусов минус 2 альфа минус (90 градусов минус альфа) = 90 градусов минус альфа)
Выразим площадь четырехугольника BNML:
(S_BNML = S_BNO плюс S_NOM плюс S_MOL =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби BO умножить на ON умножить на синус (90 градусов минус альфа) плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO умножить на OM умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби MO умножить на OL умножить на синус (90 градусов минус альфа) =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на дробь: числитель: NO, знаменатель: синус альфа конец дроби умножить на NO умножить на косинус альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате косинус альфа =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на (2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента плюс 2 умножить на дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби умножить на дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби плюс дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби) = дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на дробь: числитель: 28 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби = дробь: числитель: 14 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби NO в квадрате) (S_BNML = S_BNO плюс S_NOM плюс S_MOL =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби BO умножить на ON умножить на синус (90 градусов минус альфа) плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO умножить на OM умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби MO умножить на OL умножить на синус (90 градусов минус альфа) =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на дробь: числитель: NO, знаменатель: синус альфа конец дроби умножить на NO умножить на косинус альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на синус 2 альфа плюс дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате косинус альфа =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на (2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента плюс 2 умножить на дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби умножить на дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби плюс дробь: числитель: 2 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби) =)
(= дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби NO в квадрате умножить на дробь: числитель: 28 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби = дробь: числитель: 14 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби NO в квадрате)
Отрезок AK является биссектрисой равнобедренного треугольника, а потому и его высотой. Следовательно, точка K — середина стороны BC. Запишем выражения длины высоты AK и стороны BC:
(AK = AO плюс OK = дробь: числитель: NO, знаменатель: синус (90 градусов минус 2 альфа) конец дроби плюс OK = дробь: числитель: NO, знаменатель: косинус 2 альфа конец дроби плюс NO = дробь: числитель: 9, знаменатель: 7 конец дроби NO плюс NO = дробь: числитель: 16, знаменатель: 7 конец дроби NO,)
(BC = 2BK = 2 умножить на дробь: числитель: OK, знаменатель: синус альфа конец дроби = 6OK = 6NO)
Найдем площадь треугольника ABC:
(S_ABC = дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на AK умножить на BC = дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби умножить на дробь: числитель: 16, знаменатель: 7 конец дроби NO умножить на 6NO = дробь: числитель: 48, знаменатель: 7 конец дроби NO в квадрате)
Вычислим искомое отношение:
(дробь: числитель: S_BNML, знаменатель: S_ABC конец дроби = дробь: числитель: 14 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 9 конец дроби NO в квадрате : дробь: числитель: 48, знаменатель: 7 конец дроби NO в квадрате = дробь: числитель: 98 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 432 конец дроби = дробь: числитель: 49 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 216 конец дроби)
Ответ: б) (дробь: числитель: 49 корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 216 конец дроби)