Разобрался в теме? Закрепи на задачах
Задачи по каждой теме с AI-проверкой и конспекты по всем разделам ЕГЭ. Бесплатно, 20 проверок в неделю.
В задании 1 профильного ЕГЭ проверяется знание базовой планиметрии. Тема «Центральные и вписанные углы» - один из самых частых сюжетов этого номера.
Суть темы сводится к связи между углами и дугами окружности. Если ты научишься переводить градусы углов в градусы дуг и обратно, решение любой задачи сведётся к простым арифметическим действиям (сложению, вычитанию, делению и умножению на два).
Для начала чётко разделим два главных понятия.
Центральный угол - это угол, вершина которого лежит в центре окружности.
Вписанный угол - это угол, вершина которого лежит на самой окружности, а стороны пересекают её.
Ключевое правило геометрии окружностей:
Центральный угол равен градусной мере дуги, на которую он опирается:
∠AOB=AB⌢Вписанный угол равен половине дуги, на которую он опирается:
∠ACB=21AB⌢Следствие: вписанный угол равен половине центрального угла, опирающегося на ту же дугу:
∠ACB=21∠AOBИз этих определений вытекают три важнейших свойства, которые регулярно встречаются на ЕГЭ:
1. Все вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны. Как бы ты ни двигал вершину угла по окружности (не переходя через точки дуги), его величина не изменится.
2. Вписанный угол, опирающийся на диаметр (или полуокружность), равен 90∘. Это работает и в обратную сторону: если вписанный угол прямой, то гипотенуза получившегося прямоугольного треугольника является диаметром окружности.
Отдельно стоит выделить свойства многоугольников, связанных с окружностью:
Если четырёхугольник вписан в окружность (все четыре вершины лежат на ней), то сумма его противоположных углов всегда равна 180∘:
∠A+∠C=180∘и∠B+∠D=180∘Чтобы не запутаться в сложной картинке, действуй системно:
1. Найди, на что опирается угол. Проведи взглядом (или ручкой) по сторонам данного угла до пересечения с окружностью. Выдели дугу, заключённую между ними.
2. Перейди от углов к дугам. Если дан вписанный угол - умножь его на 2 и подпиши градусную меру дуги. Если дан центральный - просто перенеси его значение на дугу.
3. Найди нужную дугу. Используй тот факт, что вся окружность составляет 360∘, а диаметр делит её на две полуокружности по 180∘.
4. Вернись от дуги к искомому углу. Если нужно найти вписанный угол - раздели найденную дугу на 2.
Разберём типичные задачи из банка ЕГЭ, от базовых до самых интересных.
Условие:
Центральный угол на 34∘ больше острого вписанного угла, опирающегося на ту же дугу окружности. Найдите величину вписанного угла. Ответ дайте в градусах.
Пусть величина вписанного угла равна x.
Тогда центральный угол, опирающийся на ту же дугу, по определению в 2 раза больше, то есть равен 2x.
В условии сказано, что центральный угол на 34∘ больше вписанного. Составим уравнение:
2x−x=34∘x=34∘Нас просят найти вписанный угол, за x мы обозначали именно его.
Ответ: 34
Если в задаче сказано, что центральный угол на N∘ больше вписанного, опирающегося на ту же дугу, то вписанный угол всегда равен в точности N∘, а центральный равен 2N∘.
Условие:
Отрезки AC и BD - диаметры окружности с центром O. Угол ACB равен 38∘. Найдите угол AOD. Ответ дайте в градусах.
Действуем по алгоритму: переходим к дугам.
1. Угол ACB - вписанный. Он опирается на дугу AB. Значит, дуга AB=2⋅38∘=76∘.
2. Отрезок BD - диаметр. Диаметр делит окружность пополам, значит, дуга BAD (полуокружность) равна 180∘.
3. Дуга BAD состоит из дуги AB и дуги AD. Найдём дугу AD:
4. Нас просят найти угол AOD. Вершина O - центр окружности. Значит, угол AOD - центральный.
5. Центральный угол равен дуге, на которую он опирается. Угол AOD опирается на дугу AD, значит, ∠AOD=104∘.
Второй способ: Треугольник BOC равнобедренный, так как OB=OC=R. Углы при основании равны: ∠OBC=∠OCB=38∘. Сумма углов треугольника 180∘, значит ∠BOC=180∘−(38∘+38∘)=104∘. Углы AOD и BOC - вертикальные, следовательно, ∠AOD=104∘. Выбирай тот способ, который тебе ближе!
Ответ: 104
Условие:
Угол ACO равен 53∘. Его сторона CA касается окружности с центром в точке O. Отрезок CO пересекает окружность в точке B. Найдите градусную меру дуги AB окружности, заключённой внутри этого угла. Ответ дайте в градусах.
1. Проведём радиус OA в точку касания A.
2. По свойству касательной, радиус, проведённый в точку касания, перпендикулярен ей. Значит, ∠OAC=90∘.
3. Рассмотрим прямоугольный треугольник OAC. Сумма острых углов прямоугольного треугольника равна 90∘.
4. Найдём угол AOC:
5. Угол AOC - центральный. Он опирается на дугу AB. Следовательно, градусная мера дуги AB равна величине центрального угла AOC.
AB⌢=37∘Ответ: 37
Условие:
Четырёхугольник ABCD вписан в окружность. Угол ABC равен 102∘, угол CAD равен 38∘. Найдите угол ABD. Ответ дайте в градусах.
Эта задача элегантно решается через дуги. Не пытайся найти все углы треугольников, здесь это не сработает.
1. Угол ABC - вписанный, равен 102∘. Проследим за его сторонами (BA и BC): он опирается на большую дугу ADC.
Значит, ADC⌢=2⋅102∘=204∘.
2. Дуга ADC состоит из двух кусочков: AD⌢ и DC⌢. То есть ADC⌢=AD⌢+DC⌢.
3. Посмотрим на второй известный угол: ∠CAD=38∘. Он вписанный и опирается на дугу CD.
Значит, CD⌢=2⋅38∘=76∘.
4. Теперь мы можем найти дугу AD:
5. Нас просят найти угол ABD. Проследим за его сторонами: он опирается как раз на дугу AD!
6. Так как угол ABD вписанный, он равен половине своей дуги:
Ответ: 64
Ошибка: Решая задачу, умножить центральный угол на 2, чтобы получить дугу, или разделить вписанный угол на 2.
Правильно: Вписанный угол - это всегда меньшее значение по сравнению с дугой. Чтобы найти дугу, вписанный надо умножать на 2. Центральный угол равен дуге, ничего умножать не нужно.
Ошибка: Считать, что сумма противоположных углов равна 180∘ для любого четырёхугольника, например, для ромба или произвольной трапеции.
Правильно: Сумма противоположных углов 180∘ работает только для четырёхугольников, вокруг которых описана окружность. Если окружности на чертеже нет и в условии не сказано "вписанный", это свойство применять нельзя.