В равнобедренную трапецию ABCD с основаниями AD и BC вписана окружность с центром O. Из вершины C опущена высота CH.
а) Докажите, что прямая AO является серединным перпендикуляром к отрезку BH.
б) Найдите радиус окружности, описанной около трапеции, если радиус вписанной в неё окружности равен 4, а длина отрезка, соединяющего точки касания вписанной окружности с боковыми сторонами,
а) Пусть точка M — середина основания BC, точка N — середина основания AD, точка K — точка касания вписанной окружности и боковой стороны AB. Четырехугольник MCNH — прямоугольник по определению, поэтому Отрезки BM и MC равны по построению, отрезки OM и ON — как радиусы, а отрезки KB и BM — как отрезки касательных, проведенных из одной точки. Таким образом,
Прямоугольные треугольники BMO и HNO равны по двум катетам, поэтому
Отрезки AK и AN равны как отрезки касательных, проведенных из одной точки, поэтому
и треугольники ABO и AHO равны по трем сторонам. Следовательно, в равнобедренном треугольнике ABH отрезок AO является и медианой, и высотой, а потому прямая AO является серединным перпендикуляром к отрезку BH.
б) Пусть точка P — точка касания вписанной окружности и боковой стороны CD. Отрезки MC и CP равны как отрезки касательных, проведенных из одной точки, поэтому откуда
Углы KAD и PDA равны как углы при основании равнобедренной трапеции, тогда по теореме, обратной теореме Фалеса, прямые KP и AD параллельны, то есть четырехугольник AKPD — равнобедренная трапеция. Пусть точка T — середина отрезка KP. Для угла TKO получаем:
следовательно, прямоугольные треугольники KTO и CHD подобны по двум углам и верны отношения то есть
Синусы равных углов равны, поэтому
По теореме Пифагора для треугольника AHC получаем:
Окружность, описанная около треугольника ADC, является описанной и для трапеции ABCD. По теореме синусов для треугольника ACD находим:
Ответ:

