В равнобокой описанной трапеции ABCD, где угол B тупой, а BC и AD — основания, проведены: 1) биссектриса угла B; 2) высота из вершины С; 3) прямая, параллельная AB и проходящая через середину отрезка CD.
а) Докажите, что все они пересекаются в одной точке.
б) Найдите расстояние между центрами вписанной и описанной окружностей трапеции ABCD, если известно, что BC = 8, AD = 18.
Решение.а) Задачу решим с максимально возможным привлечением метода координат. Поместим трапецию в декартову систему координат, как показано на рисунке.

Пусть: r — радиус вписанной окружности;
— абсциссы вершин
и
соответственно,
— середина отрезка
Тогда:


Уравнение прямой 
Найдем угловой коэффициент
прямой АВ.
Уравнение прямой, проходящей через точку
параллельно прямой АВ, имеет вид:
Найдем точку пересечения этой прямой и прямой
для чего решим систему:


Таким образом, оказалось, что найденная прямая пересекает прямую
в точке
Так как центр вписанной окружности лежит на биссектрисе угла
, то, зная координаты точек
и
можно получить уравнение биссектрисы.


Теперь найдем координаты пересечения прямых
и

Оказалось, что биссектриса угла
пересекает прямую
в точке 
Доказательство требуемого завершено.
б) Из условия получим:
По признаку окружности , вписанной в четырехугольник:


Это — с одной стороны, с другой же стороны —
Значит, 
Очевидно, центры обеих окружностей лежат на оси симметрии трапеции. Обозначим центр описанной окружности
Она лежит на пересечении серединного перпендикуляра к прямой
и прямой
Угловой коэффициент
прямой
А угловой коэффициент
прямой, перпендикулярной
будет:

Уравнение прямой, проходящей через точку
с угловым коэффициентом
будет иметь вид:
или 
Теперь найдем координаты точки
(точки пересечения оси симметрии трапеции и серединного перпендикуляра к отрезку
).
Найденная ордината точки
и будет равна расстоянию между центрами двух окружностей.
Ответ: б) 
Критерии проверки:Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
---|
Имеется верное доказательство утверждения пункта а и обоснованно получен верный ответ в пункте б. | 3 |
Получен обоснованный ответ в пункте б. ИЛИ Имеется верное доказательство утверждения пункта а и при обоснованном решении пункта б получен неверный ответ из-за арифметической ошибки. | 2 |
Имеется верное доказательство утверждения пункта а. ИЛИ При обоснованном решении пункта б получен неверный ответ из-за арифметической ошибки. ИЛИ Обоснованно получен верный ответ в пункте б и использованием утверждения пункта а, при этом пункт а не выполнен. | 1 |
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0 |
Максимальный балл | 3 |
511275
б)

Источник: А. Ларин: Тренировочный вариант № 130.