Радиус окружности четырехугольника

تم الإنشاء في: ٢١ أكتوبر ٢٠٢٤

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سؤال

Дан прямоугольный треугольник АВС с катетами АС 4 и ВС 2 Перпендикулярно к гипотенузе АВ провели прямую MN, которая разделила треугольник ABC на две равновеликие части - треугольник AMN и четырехугольник BCMN Найти радиус окружности, описанной около четырехугольника BCMN. В ответ записать квадрат радиуса окружности, описанной около четырехугольника BCMN.

الفكرة

Berechnung und Aufteilung

Ich habe das Rechteck-Dreieck ABC analysiert, die Hypotenuse AB berechnet, MN als Linie gefunden, die AB rechtwinklig schneidet und erkannt, dass MN ABC in zwei Teile gleicher Fläche teilt.

Lokalisierung und Gleichung
Ich habe Punkt C bei (0,0) platziert und die Koordinaten von A und B als (0,4) und (2,0) definiert. Die Geraden AB und ihre senkrechte Linie sind nun festgelegt.

Identifizieren des Perpendicularen

Ich überlege, wie die Linie MN einen Winkel von 1/2 zur Hypotenuse AB haben könnte und im INNEREN des Dreiecks ABC verläuft.

Analyzing die Interaktion

Ich betrachte MN, eine Linie, die AB schneidet und AC sowie BC bei Punkten M und N trifft. MN ist senkrecht zu AB.

Intersektion und Anpassung

Ich schaue mir die Parallelen von M an und entwickle die Gleichung für MN. Dann schaue ich, wo MN mit BC übereinstimmt, und klicke dann auf das falsche Gebiet.

Überprüfen der möglichen Linien

Vielleicht ist MN doch nicht senkrecht zu AB, sondern liegt parallel zu einem der Seiten von AMN?

Erforschung geografischer Linien

MN könnte eine Linie in ABC sein, die AB senkrecht schneidet. Dies würde ABC in AMN und BCMN teilen, wobei AMN ein Dreieck ist.

Überlege Formen und Flächen

Hm, ich denke darüber nach, wie MN parallel zum Höhenbalken verläuft und den Bereich in zwei gleich große Teile teilt. Vielleicht hilft es, das mit Integralen oder Koordinaten besser zu verstehen.

Wie kann die Lage von MN die Fläche beeinflussen?

Verbindung von Linien

Ich bin dabei, die Linie MN zu den Linien AC und BC zu ziehen. Dabei denke ich darüber nach, wie MN auf diesen Seiten basiert.

Unterschiedlich verlaufende Linien

Wenn ich mir die Geometrie betrachte, finde ich, dass die Linie MN, die AB schneidet, nicht AC und BC berührt.

Schnittrechte AB

Ich denke darüber nach, wie ich die Linie AB so schneiden kann, dass die geschaffenen Bereiche gleichmäßig sind. Perpendikulär zu AB und als Offset entlang der Richtung von AB beschrieben.

Überlegungen zur Linienherstellung

Ich denke darüber nach, wie die Linien MN und AB miteinander in Beziehung stehen. Es scheint, als ob MN nicht unbedingt der Verlauf des Schenkels oder die Höhe ist, sondern eher eine Mittelsenkrechte zur Seite ist. Hm, das ist interessant.

Festlegung der Linie LM

Ich interessiere mich für die Parameterisierung der Linie LM als y=(1/2)x + c, um herauszufinden, wie c den Bereich auf eine Seite aufteilt.

Überlegungen anstellen

Ich stelle mir vor, wie die Linie MN senkrecht zur AB verläuft und parallel zur Höhe gezogen wird.

Um AB die x-Achse entlang zu rotieren und dabei die Koordinaten neu zu berechnen.

Eigenrichtung identifizieren

Ich schaue mir das Koordinatensystem an, um AB entlang der x'-Achse auszurichten. Dabei drehe ich um den Winkel θ, wo tan θ = -2 ist. Stattdessen finde ich vielleicht besser die Gleichung direkt in den bestehenden Koordinaten.

Finden des Schnittpunkts

Ich arbeite mich durch die Gleichungen und bringe sie in Gleichung form, um den Schnittpunkt P von AB und MN zu finden. P liegt auf MN, das senkrecht zu AB verläuft. Hm, ich frage mich, wie MN das Dreieck ABC in AMN und BCMN teilt.

Klarheit gewinnen

Ich bin am Überlegen, wie die Definition von MN als Linie senkrecht zu AB sein sollte, da sie möglicherweise AC und BC nicht korrekt schneidet. Vielleicht beschreibt die Frage eine Umkehrung in Bezug auf die Flächen.

Überprüfe das Vorhaben

Ich schaue mir an, ob MN wirklich senkrecht zur Hypotenuse AB verläuft, um die Fläche in zwei gleich große Teile zu teilen.

Überprüfe die Lage

Ich schaue mir MN an, das möglicherweise senkrecht zu AB steht und dabei ABs Höhe trifft. Dies könnte evtl. zu einem Fehler führen.

Berechnung des Fußpunkts

Betrachten Sie die Gleichung einer Linie und eines Punktes, um den Fußpunkt einer Senkrechten zu bestimmen. Substituieren Sie die Werte und lösen Sie die Gleichung für den Fußpunkt, um die Koordinaten D=(8/5, 4/5) zu erhalten.

Feststellen der Parallelen

Ich schaue mir an, dass MN parallel zu CD ist und identifiziere diejenige Linie, die ABC in zwei gleich große Flächen teilt.

Analyseren des Schnittpunkts

Ich schaue mir die Schnittpunkte von MN mit AB, AC und BC genauer an. Dabei benutze ich die Parametrisierung und setze verschiedene x-Werte ein, um die y-Koordinaten herauszufinden. Speziell untersuche ich den Zusammenhang von c und seinen Werten.

MN ist wahrscheinlich parallel zu CD und schneidet weder BC noch AB. Klärung von AMN: Dreieck mit Ecken A, P, M. Alternativ: ABC mit Hypotenuse AB, MN senkrecht zu AB.

Je denke darüber nach, dass MN senkrecht zu AB steht und P auf AB liegt, indem es möglicherweise AC und BC schneidet, was herausfordernd sein könnte.

Die Formeln im Einsatz

Ich verwende die Formel für die Fläche eines Dreiecks mit drei Punkten, um die Fläche von AMN zu berechnen.

Berechnung und Vereinfachung

Ich multipliziere beide Seiten der Gleichung mit 10, erweitere sie, und setze sie nach c um. Daraus erhalte ich eine quadratische Gleichung in c.

Berechne den Umkreis

Ich schaue mir die Umkreisformel für ein zyklisches Viereck an, die Seitenlängen und Fläche verwendet. Es ist komplex, daher erwäge ich, den Umkreis von drei Punkten aus zu berechnen.

Suchen des Ortes

Ich analysiere die Punkte B, C, M, und P, um den Umkreis dieser vier Punkte zu finden. Insbesondere befinde ich mich bei rechtem Winkel bei C und benutze den Halbschwerpunkt von BM.

Überprüfen der Position

Ich denke darüber nach, ob P auf dem Umkreis des Dreiecks BCM liegt, und schätze die Umkreiskreiszahl als R = BM / 2 = √(30 - 8√10)/2 ein.

Überprüfung der Position

Ich schaue mir an, ob Punkt P auf dem Umkreis des Dreiecks BCM liegt, indem ich den Umkreismittelpunkt und den Umkreisradius berechne und die Distanz von P zum Mittelpunkt prüfe.

Der Spass geht weiter: Ich hab die Terme der Quadratwurzel 10 zusammengefasst und dann den Abstand im Quadrat bis auf einen Bruch vereinfacht. Jetzt? Vergleiche ich das ganze mit R^2.

Überprüfen der Annahme

Ich führte Berechnungen durch und stellte fest, dass meine Annahme nicht stimmte. Es scheint, dass N, C, B, und M keine Zyklen wie N, B, M, C bilden.

Überprüfen und analysieren

Ich schaue mir die Beschreibung an, um festzustellen, ob N auf AB oder BC liegt. Es scheint, dass MN die Seiten AC und BC schneidet, was bedeutet, dass N auf BC liegt.

Erkunden alternative Lösungen

Ich verrate aufmerksam, dass MN nicht BC schneidet, weil N auf AB liegen müsste. Vielleicht ist MN parallel zur Höhe von ABC. Ein genauerer Blick auf die Parameterisierung könnte Licht ins Dunkel bringen.

Neues Konzept entwickeln

Ich überlege, MN durch einen Vektor, der senkrecht zu AB ist, entlang AB zu verschieben. Denk mal darüber nach: Ein Vektor (4,2) zeigt eine andere Richtung als der ursprüngliche Vektor, was eine interessante Verschiebung ermöglicht.

Überprüfen der Geometrie

Ich analysiere, wie MN AB bei P schneidet, und dass AMN ein Dreieck mit den Punkten A, M und P bildet.

Überdenken der Parameter

Ich analysiere die Ursache für die falsche Parametrisierung und denke darüber nach, wie MN senkrecht zu AB mit BC verlaufen könnte, um BCMN zu bilden.

Analyzing die Intersektion

Ich schaue mir an, wie MN BC verlängert schneidet und die Koordinaten der Punkte B, C, M und N bestimme. Dabei bemerk ich, dass die Punktfolge BCN nicht zirkulär ist, da B, C und N kollinear sind.

Koordinatensystem anpassen

Ich drehe das Koordinatensystem, damit AB auf die x-Achse zeigt. Berechne dabei die Rotationswinkelcosinus- und sinusfunktionen, um die neuen Koordinaten von Punkt C zu errechnen.

Rotationsachliche Messung

Ich berechne den Winkel θ, um Vektor AB entlang der x-Achse zu verschieben, indem ich den Betrag von AB verwende, um cos θ und sin θ zu finden.

Finde Koordinaten von Punkt C

Entfernung und Berechnung

Ich berechne die Abstände von AC und BC, subtrahiere die Gleichungen, und finde dann die Koordinaten von C.

Berechnung und Prüfung

Ich berechne die Koordinaten von Punkt C, prüfe die Gleichung des rechtwinkligen Dreiecks ABC und finde den Schnittpunkt von AB und MN, um den Mittelpunkt des größeren Kreises zu bestimmen.

Berechnung und Aufteilung

Ich berechne die Höhe von C und die Fläche des Dreiecks ABC. Dann teile ich die Fläche in zwei gleiche Teile und bestimme die Gleichungen der Linien AC und BC.

Natürlich, ich nehme vor, die Fläche unter den Linien y=(1/2)xy=(1/2)x und y=2x+45y=-2x+4\sqrt5 zwischen x=0x=0 und x=kx=k zu berechnen.

Festlegung der Grenzen

Ich schaue mir den Bereich links von x=k an und integriere die Fläche unter den Grenzen von y=1/2x und y=-2x + 4√5.

Berechne das Integral

Ich gehe die Schritte durch, um das Integral zu berechnen und finde die Gesamtaussagefläche bis x=k. Dann schaue ich, ob k=2 sqrt2 gültig ist.

Bestimmung von Schnittpunkten

Ich analysiere die Schnittpunkte der vertikalen Linie x=2 sqrt2 mit den Seiten des Dreiecks ABC, um das Viereck BCMN zu konstruieren. Die Schnittpunkte sind M=(2 sqrt2, sqrt2) und N=(2 sqrt2,0).

Überprüfen des Viersecks

Ich schaue mir die Zyklicität an und berechne den Umkreisradius, indem ich den Umkreis durch B, C und M finde und die Entfernung|BC| berechne.

Berechnen des Umkreisradius

Ich verwende die Entfernung zwischen C und M, um den Umkreisradius zu bestimmen, indem ich den Abstand |CM| berechne und alle notwendigen Werte miteinbeziehe.

Berechnung des Radius

Ausdrücke quadrieren

Ich berechne die Ausdrücke (2√2 - 8/√5)^2 und (√2 - 4/√5)^2, um eine vereinfachte Darstellung zu erhalten.

Berechnung der Fläche

Primär berechne ich die Fläche des Dreiecks BCM mit den eingegebenen Koordinaten. Anschließend untersuche ich den entnehmenden Ausdruck für R für das Dreieck BCM.

Koordinaten analysieren

Ich überlege verschiedene Möglichkeiten, den Umkreisradius zu berechnen, und denke darüber nach, wie die Koordinaten B, C und M zur Bestimmung der Umkreiskreislinie beitragen können. Commentaire comprendre les relations nuggets avantages envers inconvénients

Berechne die Unterschiede

Ich ziehe die erste Gleichung von der zweiten ab, erweitere und vereinfache die Terme, um h und k zu eliminieren und damit den Mittelpunkt und den Radius zu finden.

Umformulieren von Gleichungen

Ich beginne damit, 4 auf die andere Seite zu übertragen und die Terme sinnvoll zu übersetzen. Anschließend subtrahiere ich die erste von der dritten Gleichung, um weitere Informationen zu gewinnen.

Überprüfen der Rechnungen

Ich schaue mir Quadrate an und kombiniere Terme, um die Gleichung zu vereinfachen. Dann faktoriere ich Ausdrücke, um die gesuchte Variable zu isolieren.

Ersetzt und vereinfacht

Ich setzte h in die Gleichung ein und vereinfachte. Jetzt sind Hm, Bm und λ nur noch Funktion von k.

Vereinfachung des bruchs

Ich starte damit, beide Seiten durch den Nenner zu teilen. Dann rationalisiere ich den Nenner, damit sich der Ausdruck weiter vereinfachen lässt.

Berechnung des Bruchs

Ich vermute, dass der Bruch 602120\frac{-60 \sqrt{2}}{-120} gleich 22\frac{\sqrt{2}}{2} ist.

الإجابة

Рассмотрим прямоугольный треугольник ABCABC с прямым углом в вершине CC, где AC=4AC = 4 и BC=2BC = 2. Гипотенуза ABAB имеет длину 42+22=25\sqrt{4^2 + 2^2} = 2\sqrt{5}.

Пусть MNMN — прямая, перпендикулярная гипотенузе ABAB, которая делит треугольник ABCABC на равные по площади части: треугольник AMNAMN и четырехугольник BCMNBCMN.

Для удобства возьмем координатную систему, где:

  • A=(0,0)A = (0, 0),
  • B=(25,0)B = (2\sqrt{5}, 0),
  • C=(85,45)C = \left(\frac{8}{\sqrt{5}}, \frac{4}{\sqrt{5}}\right).

Прямая MNMN, перпендикулярная ABAB, будет вертикальной линией x=kx = k. Нам нужно найти такое kk, чтобы площадь левой части (треугольника AMNAMN) равнялась 22.

Площадь треугольника ABCABC равна 44, следовательно, k=22k = \frac{\sqrt{2}}{2}.

Теперь найдем координаты центра описанной окружности вокруг четырехугольника BCMNBCMN. После вычислений получим, что квадрат радиуса окружности равен:

R2=152210R^2 = \frac{15}{2} - 2\sqrt{10}

Ответ: 152210\boxed{\dfrac{15}{2}-2\sqrt{10}}

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