Как найти вписанный угол через дугу

План урока:

Центральный угол и градусная мера дуги

Вписанный угол

Углы между хордами и секущими

Теорема о произведении отрезков хорд

Задачи на квадратной решетке

Центральный угол и градусная мера дуги

Любые две точки на окружности разбивают ее на две дуги. Чтобы отличать эти дуги, на каждой из них ставят точку, которую и указывают в обозначении дуги:

Здесь красным цветом показана⋃АСВ, а синим – ⋃ADB. Однако иногда для простоты указывают только концы дуги, то есть используют обозначение ⋃AВ. Это делается тогда, когда ясно, о какой дуге окружности идет речь. Обычно всегда подразумевается та дуга, которая меньше.

Можно заметить, что дуги отличаются по размеру, поэтому возникает потребность их измерения. Для этого используют такое понятие, как градусная мера дуги.

Для ее определения необходимо соединить концы дуги с центром окруж-ти. В результате получаются радиусы, которые пересекаются в центре окружности. Угол между ними именуется центральным углом окруж-ти.

Для каждой дуги можно построить единственный центральный угол, поэтому логично измерять дугу с помощью такого угла. Правда, обратное неверно. На рисунке видно, что центральному углу ∠АОВ соответствует сразу две дуги: ⋃АСВ и ⋃АDB:

Поэтому условно считают, градусная мера той из двух дуг, которая меньше, как раз и равна центральному углу:

Дуги, также как отрезки или углы, можно складывать или вычитать. Например, пусть есть две дуги, ⋃AВ и ⋃ВС, чьи градусные меры составляют 40° и 30°.

Как найти ⋃АС? Ей соответствует центральный угол ∠АОС, который в свою очередь равен сумме ∠АОВ и ∠ВОС:

Диаметр делит окруж-ть на две равные друг другу дуги, которые называются полуокружностями. При этом диаметр окружности можно рассматривать как угол между двумя радиусами, равный 180°. Получается, что градусная мера полуокружности составляет 180°:

Вместе две полуокружности образуют полную окруж-ть. Получается, что градусная мера всей окруж-ти составляет 180° + 180° = 360°.

Этот факт известен и из жизни – когда кто-то делает полный оборот вокруг своей оси, говорят, что он повернулся на 360°. Теперь мы можем вернуться к случаю, когда две точки делят окруж-ть на две неравные друг другу дуги. Градусная мера меньшей из них будет равна величине соответствующего центрального угла (обозначим его как α). В сумме две дуги должны дать 360°. Значит, градусная мера большей дуги будет составлять 360° – α:

Задание. Точки А, В, С и D лежат на одной окруж-ти. Известно, что ⋃АСВ составляет 107°. Какова величина ⋃ADB?

Решение. Вместе дуги ⋃АСВ и ⋃АDВ образуют полную окруж-ть, поэтому их сумма равна 360°. Это позволяет составить уравнение и найти из него ⋃АDB:

Задание. Найдите величину ∠АОС на рисунке, если известны ⋃AВ и ⋃ВС:

Решение. Сначала найдем ⋃АС, учтя, что все три дуги, показанные на рисунке, в сумме составляют 360°:

Для доказательства построим две одинаковые хорды AВ и СD в окруж-ти и соединим их концы с центром:

В результате получились ∆АОВ и ∆ОСD. У них равны все три стороны, значит, сами эти треугольники равны. Тогда 

∠COD = ∠AOB

Но эти углы – центральные для дуг ⋃AВ и ⋃CD. Получается, что у этих дуг одинаковы их градусные меры, поэтому они также равны, ч. т. д.

Примечание. Всякая хорда окружности разбивает ее на две дуги – большую и меньшую. В данном правиле говорится именно равенстве меньших дуг.

Задание. На окруж-ти отмечены точки А, В и С так, что хорды AВ, ВС и АС равны. Найдите угол между радиусами окружности АО и ВО.

Решение.

Дуги ⋃AВ, ⋃ВС и ⋃АС стянуты равными хордами AВ, ВС и АС. Значит, они одинаковы. Но в сумме эти три дуги образуют окруж-ть величиной в 360°. Значит, каждая из этих дуг втрое меньше:

⋃AВ = ⋃BC = ⋃AC = 360°:3 = 120°

∠АОВ – центральный для ⋃AВ, значит, он равен ее градусной мере, то есть он составляет 120°.

Ответ: 120°.

Вписанный угол

В окруж-ти можно построить ещё один угол, который именуют вписанным углом. Его отличие от центрального заключается в том, что его вершина лежит на окруж-ти, а не в ее центре. Сторонами же вписанного угла являются хорды окруж-ти.

Здесь дуга ⋃ВС находится внутри угла, а ее концы лежат на его сторонах. В таких случаях говорят, что ∠ВАС опирается на дугу ВС. Оказывается, что между величиной вписанного угла и дугой, на которую он опирается, есть взаимосвязь.

Обозначим вписанный угол ∠СAВ буквой α. Так как радиусы АО и ОС одинаковы, то ∆АОС – равнобедренный, и тогда углы при его основании будут одинаковы:

∠OCA = ∠OAC = α

∠СОВ – внешний для ∆АОС. Напомним, что такой угол равен сумме тех 2 углов треуг-ка, которые с ним не смежны. В частности, в данном случае можно записать

∠СОВ = ∠OCA = ∠OAC = α + α = 2α

Но этот же угол – центральный, и его величина равна ⋃ВС:

⋃BC = 2α

Получается, что дуга вдвое больше вписанного угла.

Далее рассмотрим случай, когда диаметр, проведенный из вершины вписанного угла, делит его на две части:

В этом случае вписанный угол ∠СAВ можно представить как сумму углов ∠САD (обозначен как α)и ∠ВАD (обозначен как β). Мы уже доказали, что дуги, на которые опираются эти углы, вдвое больше самих углов:

Осталось рассмотреть третий случай, при котором обе стороны вписанного угла ∠ВАС лежат по одну сторону от диаметра:

Если здесь обозначить ∠САD как α, а ∠ВАD как β, то интересующий нас ∠СAВ можно представить как их разность:

Итак, во всех трех возможных случаях вписанный угол оказывается вдвое меньше дуги, на которую он опирается.

Задание. Найдите ∠ВАС на рисунке:

Задание. Найдите вписанный ∠AВС, сели прилегающие к нему дуги ⋃AВ и ⋃ВС равны 100° и 128°.

Решение. В сумме дуги ⋃АС, ⋃ВС и ⋃AВ образуют окруж-ть, поэтому их сумма составляет 360°. Тогда можно найти ⋃АС:

Задание. Найдите дугу ⋃SM на рисунке:

Решение. Сначала найдем дугу ⋃MN, она вдвое больше соответствующего ей вписанного угла:

⋃NM = 2*∠NSM = 2*35° = 70°

Заметим, что ⋃SN– это полуокружность, то есть она составляет 180°. При этом ⋃SM и ⋃MN вместе как раз образуют эту полуокружность, то есть их сумма также составляет 180°. Значит, ⋃МS можно найти, вычтя из полуокружности ⋃MN:

⋃MS = ⋃SN – ⋃MN = 180° – 70° = 110°

Ответ: 110°.

Заметим, что для одной дуги можно построить несколько вписанных углов. Каждый из них будет равен половине дуги, то есть все эти углы окажутся одинаковыми.

Задание. Найдите ∠АСD на рисунке:

Решение. Так как ∠ACD и ∠ABD опираются на одну дугу ⋃AD, то они должны быть одинаковыми:

∠ACD = ∠ABD = 63°

Ответ: 63°.

Задание. Докажите, что две дуги, находящиеся между двумя параллельными секущими окруж-ти, равны друг другу.

Решение.

Нам надо доказать, что ⋃AВ и ⋃CD равны, если АС||BD. Проведем секущую ВС:

∠СВD и ∠АСВ равны, ведь они накрест лежащие. Получается, что ⋃AВ и ⋃CD являются основаниями равных вписанных углов. Отсюда вытекает, что эти дуги должны быть равными.

Напомним, что диаметр разбивает окруж-ть на две дуги по 180°. Отсюда можно сделать вывод – любой угол, опирающийся на полуокружность, должен составлять 180°:2 = 90°:

Задание. Диаметр окруж-ти AВ равен 17. Хорда ВС имеет длину 8. Какова длина хорды АС?

Решение.

Так как ∠АСВ опирается на диаметр AВ, то он прямой. Значит, и ∆АСВ – прямоугольный, причем диаметр AВ в нем – гипотенуза. Неизвестный катет можно найти по теореме Пифагора:

Задание. Окруж-ть разбита на две дуги, ⋃AВС и ⋃СDA. Известно, что ∠AВС = 72°. Найдите ∠ADC.

Решение.

Зная ∠AВС, мы легко найдем дугу ⋃ADC, она вдвое больше опирающегося на нее вписанного угла:

Углы между хордами и секущими

До этого мы рассматривали простые углы в окруж-ти, вершины которых лежали либо на самой окруж-ти, либо в ее центре. Однако иногда хорды и секущие пересекаются в другой точке, либо внутри, либо вне окруж-ти. Рассмотрим подобные задачи.

Более прост случай, когда необходимо найти угол между двумя пересекающимися хордами. Пусть хорды при пересечении образовали дуги ⋃AВ и ⋃СD величиной α и β. Каков угол между ними?

Проведем ещё одну хорду АD. В результате получим вписанные ∠САD и ∠ADB, которые будут равны половинам от соответствующих дуг, то есть α/2 и β/2. Интересующий нас ∠СPD оказывается внешним для ∆APD, и потому равен сумме двух углов в ∆APD (тех, которые с ним не смежны), то есть он составляет величину α/2 + β/2:

Величину α/2 + β/2 можно записать и иначе, вынеся множитель 1/2 за скобки:

α/2 + β/2 = (α + β)/2

Эту величину можно назвать полусуммой дуг, на которые опирается интересующий нас угол.

Задание. Найдите ∠МКВ на рисунке:

Решение. Интересующий нас угол опирается на хорды величиной 38° и 42°. Значит, он равен половине от их суммы:

∠MKB = (42° + 38°)/2 = 80°/2 = 40°

Ответ: 40°.

В более сложном случае необходимо найти угол между секущими, которые пересекаются вне окруж-ти. При этом известны дуги, образованные этими секущими:

Снова проведем хорду АD, чтобы у нас получились два вписанных угла, ∠ADB и ∠СAD, которые соответственно будут иметь величину β/2 и α/2:

Теперь уже ∠САD оказывается внешним для ∆ADK, а потому он является суммой двух других углов:

В итоге получили, что угол между секущими составляет половину от разности дуг, которые они отсекают от окруж-ти.

Задание. Найдите на рисунке величину∠К, если ⋃AВ и ⋃СD соответственно равны 42° и 130°:

Решение. В этой задаче просто используем доказанную теорему об углах между секущими. Искомый угол составляет половину от разности дуг, заключенных между секущими:

∠K = (130° – 42°):2 = 88°/2 = 44°

Ответ: 44°.

Теорема о произведении отрезков хорд

Можно заметить, что при пересечении двух хорд образуется пара подобных треугольников. Пусть хорды ADи ВС пересекаются в точке K. Добавим хорды AВ и СD и получим ∆AВК и ∆КСD:

На дугу ⋃BD опираются вписанные углы∠А и ∠С, значит, они одинаковы. Также на одну дугу АС опираются ∠D и∠В, поэтому и они одинаково. Равенство двух углов уже означает, что треугольники подобны по первому признаку подобия (дополнительно можно заметить, что ∠АКВ и ∠СКD равны как вертикальные углы).

Из подобия ∆AВК и ∆СКD вытекает пропорция между их сторонами:

Перемножив члены пропорции крест накрест, получим соотношение:

AK*KD = CK*BK

В результате нам удалось доказать следующее утверждение:

Задание. Хорды AВ и CD пересекаются в точке М. Известны, что АМ = 9, МВ = 3, МС = 2. Какова длина отрезка МD?

Решение.

Хорда AВ разбивается на отрезки АМ и МВ, а хорда CD – на отрезки СМ и МD. Произведения этих отрезков одинаковы:

AM*MB = CM*MD

Подставим в это равенство известные величины

Рассмотрим ещё одну геометрическую конструкцию. Пусть из некоторой точки А к окруж-ти проведена как касательная к окружности АК, так и секущая, пересекающая окруж-ть в точках В и С:

Какие здесь есть взаимосвязи между углами и длинами отрезков? Для начала проведем хорды ВК и СК, а также радиусы ОК и ОВ. Обозначим буквой α угол ∠ВСК. Он вписанный, поэтому дуга, на которую он опирается (это ⋃ВК), вдвое больше и равна 2α. Тогда и центральный угол ∠ВОК также составляет 2α:

Теперь исследуем ∆ВОК. Он равнобедренный (ВО и ОК – одинаковые радиусы), поэтому углы при его основании совпадают:

Итак, углы при основании ∆ОВК, в частности ∠ОКВ, равны 90° – α. Заметим, что ∠ОКА – прямой, так как образован радиусом ОК и касательной АК, при этом он состоит из двух углов, ∠АКВ и ∠ВКО. Это позволяет найти ∠АКВ:

В результате мы получили важный промежуточный результат – угол между касательной и хордой, проведенной из точки касания, вдвое меньше образующейся при этом дуги.

Вернемся к картинке с секущей. Изначально как α мы обозначили ∠ВСК, но в результате получили, что и ∠АКВ = α.

Рассмотрим ∆AВК и ∆САК. У них есть общий∠А, а также одинаковые ∠AКВ и ∠ВСК, которые отмечены буквой α. Значит, ∆AВК и ∆САК подобны, поэтому мы имеем право записать пропорцию между его сторонами:

Здесь отрезок АС можно назвать секущей, а AВ – ее внешней частью. Тогда выведенное отношение можно сформулировать так:

Решение. Сначала находим длину всей секущей, пользуясь доказанной теоремой:

Решение. Проведем из точки А ещё и касательную АК к окруж-ти:

Величину квадрата касательной АК можно найти, используя секущую АС. Сначала вычислим длину АС:

Ответ: 3,8.

Задачи на квадратной решетке

Рассмотрим несколько несложных задач, часто встречающихся на экзаменах.

Задание. Найдите ∠AВС на рисунке:

Решение. Здесь следует заметить, что расстояние между А и С составляет 8 клеток, при этом в окруж-ть как раз можно вписать квадрат со стороной 8.

Такой квадрат разобьет окруж-ть на 4 дуги, причем так как эти дуги опираются на хорды одинаковой длины, то они и сами равны. Вся окруж-ть составляет 360°, значит, каждая из этих дуг составляет 360°:4 = 90°. ∠AВС – вписанный, то есть он составляет половину дуги, на которую он опирается, а это⋃АС, равная 90°. Тогда

∠ABC = 90°:2 = 45°

Ответ: 45°.

Задание. Найдите ∠AВС, используя рисунок:

Решение. Используя рассуждения из предыдущей задачи, легко определить, что∠А составляет 45°.При этом ∆AВС – равнобедренный, и ВС – его основание. Это следует хотя бы из того факта, что высота АН делит сторону ВН пополам.

Углы∠В и ∠С одинаковы, так как лежат при основании равнобедренного треуг-ка. Найдем их, используя тот факт, что все 3 угла в ∆AВС составляют в сумме 180°:

Задание. Вычислите ∠AВС:

Решение. Снова в окруж-ть можно вписать квадрат со стороной 8 клеток. Из этого следует что ⋃АВС составляет 90° (показана фиолетовым цветом):

Но ∠АВС опирается на синюю дугу. Так как вместе фиолетовая и синяя дуга составляют окружность, равную 360°, то синяя дуга должна быть равна 360° – 90° = 270°. ∠АВС как вписанный будет вдвое меньше, то есть он равен 270°:2 = 135°.

Ответ: 135°.

Задание. Чему равен ∠AВС на рисунке?

Решение.

Если вписать в окруж-ть квадрат то он разобьет окруж-ти на дуги по 90°. В свою очередь точка А является серединой такой дуги, то есть она разбивает ее на две дуги по 45°.

∠AВС как вписанный будет вдвое меньше, то есть он равен 22,5°.

Вписанный и центральный угол окружности — коротко о главном

Центр окружности – такая точка, расстояния от которой до всех точек окружности одинаковые.

Радиус – отрезок, соединяющий центр и точку на окружности.

Радиусов очень много (столько же, сколько и точек на окружности), но длина у всех радиусов – одинаковая.

Иногда для краткости радиусом называют именно длину отрезка «центр – точка на окружности», а не сам отрезок.

А вот что получится, если соединить две точки на окружности? Тоже отрезок? Так вот, этот отрезок называется «хорда».

Тут есть ещё одно принятое выражение: «хорда стягивает дугу». Вот, здесь на рисунке, например, хорда ( displaystyle AB) стягивает дугу ( displaystyle AB). 

А если хорда вдруг проходит через центр, то у неё есть специальное название: «диаметр».

Так же, как и в случае с радиусом, диаметром часто называют длину отрезка, соединяющего две точки на окружности и проходящего через центр. Кстати, а как связаны диаметр и радиус? Посмотри внимательно. Конечно же, 

Радиус равен половине диаметра.

Кроме хорд бывают еще и секущие.

Вспомнили самое простое?

А теперь – названия для углов.

Центральный угол – угол между двумя радиусами.

Естественно, не правда ли? Стороны угла выходят из центра – значит, угол – центральный.

А теперь – вписанный угол.

Вписанный угол – угол между двумя хордами, которые пересекаются в точке на окружности.

При этом говорят, что вписанный угол ( displaystyle ABC) опирается на дугу (или на хорду) ( displaystyle AC).

Вот здесь иногда возникают сложности. Обрати внимание – НЕ ЛЮБОЙ угол внутри окружности – вписанный, а только такой, у которого вершина «сидит» на самой окружности.

Смотри на картинку:

Измерение дуг и углов окружности

Длина окружности. Дуги и углы измеряются в градусах и радианах. 

Сперва о градусах

Для углов проблем нет – нужно научиться измерять дугу в градусах.

Градусная мера (величина дуги) – это величина (в градусах) соответствующего центрального угла

Что здесь значит слово «соответствующего»? Смотрим внимательно:

Видишь две дуги ( displaystyle AB) и два центральных угла?

Ну вот, большей дуге соответствует больший угол (и ничего страшного, что он больше ( displaystyle 180{}^circ )), а меньшей дуге соответствует меньший угол.

Итак, договорились: в дуге содержится столько же градусов, сколько в соответствующем центральном угле.

А теперь о радианах

Что же это за зверь такой «радиан»?

Представь себе: радианы – это способ измерения угла … в радиусах!

Угол величиной ( displaystyle 1) радиан – такой центральный угол, длина дуги которого равна радиусу окружности.

Тогда возникает вопрос – а сколько же радиан в развёрнутом угле?

Иными словами: сколько радиусов «помещается» в половине окружности? Или ещё по-другому: во сколько раз длина половины окружности больше радиуса?

Этим вопросом задавались учёные ещё в Древней Греции.

И вот, после долгих поисков они обнаружили, что отношение длины окружности к радиусу никак не хочет выражаться «человеческими» числами вроде ( displaystyle 1,text{ }2,text{ }3,frac{7}{5},frac{2}{239}) и т.п.

И даже не получается выразить это отношение через корни. То есть, оказывается, нельзя сказать, что половина окружности в ( displaystyle 2,5) раза или в ( displaystyle sqrt{17}) раз больше радиуса!

Представляешь, как удивительно это было обнаружить людям впервые?! Для отношения длины половины окружности к радиусу на хватило «нормальных» чисел. Пришлось вводить букву ( displaystyle pi ).

Итак, ( displaystyle pi ) – это число, выражающее отношение длины полуокружности к радиусу.

Теперь мы можем ответить на вопрос: сколько радиан в развёрнутом угле? В нём ( displaystyle pi ) радиан. Именно оттого, что половина окружности в ( displaystyle pi ) раз больше радиуса.

Древние (и не очень) люди на протяжении веков (!) попытались поточнее подсчитать это загадочное число ( displaystyle pi ), получше выразить его (хоть приблизительно) через «обыкновенные» числа. А мы сейчас до невозможности ленивы – нам достаточно двух знаков после занятой, мы привыкли, что

И тогда эта длина окружности окажется равной ( displaystyle 2pi ). И конечно, длина окружности радиуса ( displaystyle R) равна ( displaystyle 2pi R).

Вернёмся к радианам.

Мы выяснили уже, что в развёрнутом угле содержится ( displaystyle pi ) радиан.

Исходя из этого, можно пересчитать любые углы «в градусах» на углы «в радианах». Для этого нужно просто решить пропорцию! Давай попробуем. Возьмём угол в ( displaystyle 30{}^circ ).

Что имеем:

( displaystyle 180{}^circ -pi ) рад.

( displaystyle 30{}^circ – x) рад.

Значит, ( displaystyle x=frac{30{}^circ text{ }!!pi!!text{ }}{180{}^circ }=frac{text{ }!!pi!!text{ }}{6})рад., то есть ( displaystyle 30{}^circ =frac{pi }{6})рад. Таким же образом получается табличка с наиболее популярными углами.

( displaystyle 30{}^circ)	( displaystyle frac{pi }{6})
( displaystyle 45{}^circ)	( displaystyle frac{pi }{4})
( displaystyle 90{}^circ)	( displaystyle frac{pi }{2})
( displaystyle 180{}^circ)	( displaystyle pi )
( displaystyle 270{}^circ)	( displaystyle frac{3pi }{2})
( displaystyle 360{}^circ)	( displaystyle 2pi )

Итак, осознай и не бойся: если ты видишь букву или выражение ( displaystyle frac{7pi }{2}) и т.п., то речь идёт об угле и, по сути, запись через букву ( displaystyle pi) всегда выражает, какую часть от развёрнутого угла составляет тот угол, о котором идёт речь.

А для убедительности ещё раз взгляни на табличку:

( displaystyle 30{}^circ)	( displaystyle frac{pi }{6})	( displaystyle frac{1}{6}) от ( displaystyle 180{}^circ ), то есть от ( displaystyle pi )
( displaystyle 45{}^circ)	( displaystyle frac{pi }{4})	( displaystyle frac{1}{4}) от ( displaystyle 180{}^circ ), то есть от ( displaystyle pi )
( displaystyle 90{}^circ)	( displaystyle frac{pi }{2})	( displaystyle frac{1}{2}) от ( displaystyle 180{}^circ ), то есть от ( displaystyle pi )
( displaystyle 180{}^circ)	( displaystyle pi )	это и есть ( displaystyle pi )
( displaystyle 270{}^circ)	( displaystyle frac{3pi }{2})	( displaystyle 270{}^circ ) в ( displaystyle 1,5) раза больше, чем ( displaystyle 180{}^circ )
( displaystyle 360{}^circ)	( displaystyle 2pi )	А это ( displaystyle 2) раза по ( displaystyle 180{}^circ ), то есть ( displaystyle 2pi )

Ключевые слова:         угол,   окружность,   хорда,    дуга,   центральный угол,    вписанный угол,    касательная,   секущая,    теорема о секущих,   теорема о касательной и секущей,   градусная мера дуги,    угол опирается на хорду,    угол опирается на дугу,   дуга стягивает хорду,    угол между хордой и касательной,    внутренный угол окружности,    внешний угол окружности.

Центральные и вписанные углы в окружности    

Центральный угол     в   окружности – угол с вершиной в ее центре и сторонами-радиусами.

Дуга окружности ,    соответствующей центральному углу – часть окружности внутри плоского угла.

Градусная мера     дуги окружности – градусная мера соответствующего центрального угла.

Вписанный угол – вершина которого лежит на окружности, а стороны пересекают эту окружность (хорды).

• Вписанный угол опирается на хорду , которая соединяет точки пересечения сторон угла и окружности.
• Вписанный угол опирается на дугу, заключенную между его сторонами.
• Обозначение:   $AB^o$ – градусная мера дуги    $AB$   ,     равна центральному    углу   $AOB$.

_____________________________________________________________________________________

Теорема    Вписанный угол равен   половине   центрального    угла, что опирается    на ту же дугу.

Теорема$angle BAC=frac{angle BOC}{2}=frac{BC^o}{2}$       $angle BAD=frac{angle BOD}{2}=frac{BD^o}{2}$       $angle DAC=frac{angle DOC}{2}=frac{DC^o}{2}$

_____________________________________________________________________________________

               

Случай 1:       Точка   $O$ принадлежит лучу   $AC$.

• Пусть   $angle A = alpha$    ,   тогда   и    $angle B = alpha$ ,   ведь      $bigtriangleup AOB$   – равнобедренный, его стороны    $OB=OA$   как радиусы.   
• $angle BOC$   является внешним для треугольника , а значит равен сумме двух других углов:       $alpha+alpha=2alpha$     
• угловое измерение дуги   $BC$   есть    $2alpha$       $Rightarrow$      вписанный угол   равен    половине дуги,    на которую он опирается.

Случай 2:       Точка   $O$ лежит   внутри   вписанного угла $angle BAC$ .   

• Проведем диаметр    $AD$, обозначим      $angle BAD = alpha$    и тогда    дуга $BD$   равна   $2alpha$   (см. случай 1).
• Обозначим $angle BAD$   за    $beta$ ,   тогда    дуга    $DC$   равна   $2beta$   ( так же из-за случая 1)          
• $Rightarrow$         вся дуга     $BC = 2alpha + 2beta = 2left(alpha+betaright)$.    Но     $angle BAC$   ,   в свою очередь, равен     $alpha + beta$            
• $Rightarrow$       вписанный угол   равен    половине дуги,   на которую он опирается.

Случай 3:       Точка   $O$   находится   вне   вписанного угла .     

• Проведем диаметр   $AD$, обозначим   угол   $angle BAD$   через    $alpha$ ,   тогда   дуга    $BD$   равна   $2alpha$   (из-за случай 1).
• $angle CAD$   обозначим через    $beta$ ,   тогда   дуга   $DC = 2beta$ (из-за случай 1).
• Дуга     $BC$    является разностью большой   дуги   $BD$    и    дуги    $DC$       :       $BC=BD-DC=2alpha-2beta=2left(alpha-betaright)$
• $Rightarrow$        Вписанный угол     $angle BAD = alpha – beta$. … вписанный угол   равен    половине дуги опирания.

Следствия теоремы о вписанном угле:

             

Задача 1:        Точки   $A$,   $B$,    $C$   находятся на окружности   и делят ее на три дуги, градусные величины которых относятся как 1 : 3 : 5.               Найдите больший   угол   треугольника    $ABC$   в градусах.

• Решение:      Пусть   меньшая   дуга   окружности   равна   $x$ ,    тогда     $x + 3x + 5x = 360^o$    ,     $9x = 360^o$    ,     $x = 40^o$           
• Больший   угол    $bigtriangleup ABC$     опирается   на   большую дугу   и   равен    $5cdot40^o$    ,   для окружности   он   является   вписанным           
• и   значит равен половине этой дуги   $frac{200}{2}$.                                   Ответ:     $100^o$

            

Задача 2:        В треугольнике   $ABC$     угол $B$    равен   $25^o$   .    Найти   угол   между   радиусом   описанной окружности   и   противоположной   стороной   $AC$.

• Решение:          Обозначим   $angle ABC$     за   $x$   . Он вписанный     и     опирается на дугу   $AC$ , на   которую   так же опирается   центральный   угол   $AOC$.   
• Вписанный   угол в два раза   меньше    центрального         $Rightarrow$       $angle AOC = 2x$.                 
• $bigtriangleup AOC$   –    равнобедренный, т.к.   две его   стороны   являются радиусами ,
• значит   углы   при    основании – хорде      $AC$ равны     и     $OAC=OCA=frac{180-2x}{2}=90-x=90-25=65$    .
• Кстати, угол    $HOC=ABC=x$.          Ответ:     $65^o$

Задача 3:        Отрезки $AC$   и   $BD$ — диаметры окружности с центром   $O$ ,   образовали меж собой   угол   $COD$   равный    $58^o$.   Найти     $angle ACB$.

• Решение:          Углы    $BOA$    и       $COD$      равны    как   вертикальные ,     поэтому      $angle BOA = 58^o$ .   
• Искомый угол   $ACB$   – вписанный   и   он   опирается на   ту же дугу , что и центральный угол   $BOA$   .
• По теореме о вписанных и центральных углах     $ACB=frac{1}{2}BOA=frac{1}{2}cdot58=29$            Ответ:     $angle ACB = 29^o$

Задача 4:        Найдите     $angle DEF$,     если градусные меры дуг $DE$ и   $EF$   равны    $161^o$   и   $53^o$    соответственно.                        

• Решение:   $angle DEF$ — вписанный,   его градусная   мера   равна половине дуги, на которую он опирается.
• Дуга    $FD = 360° – (161° + 53°) = 146°$         $Rightarrow$         $angle$ $DEF=frac{1}{2}146=73$                        Ответ:     $73^o$

Задача 5:        Найдите градусную меру   $angle ACB$ , если известно, что   $BC$ является диаметром окружности, а градусная мера центрального $angle AOC$    равна $96^o$.

• Решение:          $angle ACB$ — вписанный, опирается на дугу    $AB$   и   равен   её половине. Найдем дугу $AB$.        
• $BC$ — диаметр окружности,   дуга   $CAB$ равна   $180^o$.    $angle AOC$ – центральный угол.     По условию   $angle AOC = 96^o$ .   
• $Rightarrow$       дуга   $AC = 96^o$ ,   а дуга    $AB = 180^o – 96^o = 84^o$ ,    тогда     $angle$ $ACB=frac{1}{2}84=42$.   Ответ:             $angle ACB = 42^o$

              

Задача 6:        Сторона   $AC$    треугольника   $ABC$   содержит   центр описанной около него окружности.   Найдите $angle C$,   если $angle A = 69^o$.

• Решение: Важное свойство: вписанный     $angle В$ , опирающийся   на   диаметр     $AC$ ,    равен   $90^o$ .
• Любой диаметр – развернутый центральный угол – опирается на   дугу   $180^o$           $Rightarrow$       $bigtriangleup ABC$    —    прямоугольный.
• По свойству прямоугольного треугольника   сумма острых углов   равна      $90^o$    $Rightarrow$     $angle C=90^o-angle A=90^o – 69^o=21^o$ .
• Ответ:     $angle C = 21^o$

Задача 7:         $AC$   и    $BD$ — диаметры окружности с центром   $O$.      $angle ACB$    равен     $57^o$.     Найдите    $angle AOD$ .

• Решение:   $angle ACB$    является     вписанным     углом ,    значит     равен     половине    дуги,    на    которую    опирается …
• градусная мера   дуги    $AB= 2B = 2cdot57^o=114^o$ .           $O$ — центр окружности лежит на    $BD$   ,     значит $BAD = 180^o$,        
• тогда    дуга    $AD = 180^o – 114^o= 66^o$.     $angle AOD$ — центральный    и опирается    на    дугу   $AD$ ,
• значит их градусные меры совпадают.           $Rightarrow$                  Ответ:     $angle AOD = 66^o$

                 

Задача 8:         В   окружности с   центром в   точке     $O$ проведены   диаметры    $AD$   и     $BC$ , угол    $OCD$   равен    $41^o$.     Найдите величину   $angle OAB$   .

• Решение:   $angle OCD$       и     $angle OAB$ — вписанные    и    опираются на одну и ту же дугу     $DB$ , тогда …
• … по свойству вписанных углов    они равны.      Таким образом,   $angle OAB$   то же    равен     $41^o$.         Ответ:     $angle OAB = 41^o$

Задача 9:        Диаметр    $AB$,    угол   $CDA$   равен   38°.        Найдите    величину     угла     $CAB$.

• Решение: угол   $CDA$ –   вписанный,    значит     его   дуга     $AC^o=2cdot38^o=76^o$.         Тогда дуга     $BCD$    равна     $180 – 76 = 104^o$ ,
• но на   нее опирается   вписанный угол   $CAB$        $Rightarrow$          $CAB=frac{1}{2}104^o$            Ответ:     $CAB = 52^o$   

О главном по теме:   Центральные и вписанные углы в окружности.            1.   Центральный угол     в   окружности – угол с вершиной в ее центре и сторонами-радиусами.         2.   Дуга окружности ,    соответствующей центральному углу – часть окружности внутри плоского угла.         3.   Градусная мера     дуги окружности – градусная мера соответствующего центрального угла.   4.   Вписанный угол – вершина которого лежит на окружности, а стороны пересекают эту окружность (хорды).   ….     Вписанный угол опирается на хорду , которая соединяет точки пересечения сторон угла и окружности. …. Вписанный угол опирается на дугу, заключенную между его сторонами.     Теорема    Вписанный угол равен   половине того центрального    угла, которая опирается    на ту же дугу.

Интерактивные Упражнения:

Задача 21:   Угол АВС равен 66. Найти все что можно. (Т)

Задачи из сайта https://resh.edu.ru :

Задача 22: Градусные меры дуг окружности относятся как 3 : 2 : 2 : 5. Найдите градусную меру большей из этих дуг.

Задача 23: Точки А, В, С, D отметили на окружности в порядке следования их в латинском алфавите. При этом оказалось, что дуга ВСD в 3 раза больше дуги BАD. Найдите градусную меру дуги BCD.

Задача 24: В окружности с центром О проведены две равные хорды MK и PN. Найдите градусную меру большей из дуг с концами M и K, если угол PON равен 110°

Задача 25: Вписанный угол CBA равен 80°, где AB – диаметр. Найдите угол CAB.

Задача 26: На окружности с центром в точке O взяли последовательно точки A, B, C так, что ∠AOC = 150°. Найдите градусную меру угла ABC.

Задача 27: Точки А, В и С лежат на окружности с центром О, ∠ВАС – вписанный угол. Про градусные меры дуг известно, что ∪AB : ∪BC : ∪AC = 3 : 1 : 2. Найдите АВС.

Задача 28: В окружности проведен диаметр AB и равные хорды AC и AD так, что ∠DAB = 40°. Найдите градусную меру угла CBD.

Задача 29: Три точки A,B,C делят окружность на части так, что ∪AB : ∪BC : ∪AC = 3 : 4 : 5. Найдите градусные меры из этих дуг.

Задача 30: Дана окружность с центром в точке О. На окружности взяты точки N, P, Q так, что угол РОQ в 2 раза меньше угла PON и в 3 раза меньше угла QON. Найдите градусную меру дуги PQ, которая не содержит точку N.

Задача 31: Вписанный угол ВСD равен 25°, дуга ВС имеет градусную меру 80°. Найдите градусную меру дуги CD.

Задача 32: На окружности взяли последовательно точки A, B, C, D так, что ∠ABC = 120°. Найдите градусную меру угла ADC.

Задача 33: На окружности с центром в точке О взяты точки K, М, N так, что MK – диаметр, а угол КОN равен 80°. Найдите угол КМN.

Смотрите бесплатные видео-уроки на канале Ёжику Понятно.

Содержание страницы:

Определение окружности

Окружность – геометрическое место точек, равноудаленных от данной точки.

Эта точка называется центром окружности.

Отрезки в окружности

Радиус окружности R – отрезок, соединяющий центр окружности с точкой на окружности.

Хорда a – отрезок, соединяющий две точки на окружности.

Диаметр d – хорда, проходящая через центр окружности, он равен двум радиусам окружности ( d = 2 R ).

O A – радиус, D E – хорда, B C – диаметр.

Теорема 1:
Радиус, перпендикулярный хорде, делит пополам эту хорду и дугу, которую она стягивает.

Касательная к окружности – прямая, имеющая с окружностью одну общую точку.

Из одной точки, лежащей вне окружности, можно провести две касательные к данной окружности.

Теорема 2:
Отрезки касательных, проведенных из одной точки, равны ( A C = B C ).

Теорема 3:
Касательная перпендикулярна радиусу, проведенному к точке касания.

Дуга в окружности

Часть окружности, заключенная между двумя точками, называется дугой окружности.

Например, хорда A B стягивает две дуги: ∪ A M B и ∪ A L B .

Теорема 4:
Равные хорды стягивают равные дуги.

Если A B = C D , то ∪ A B = ∪ C D

Углы в окружности

В окружности существует два типа углов: центральные и вписанные.

Центральный угол – угол, вершина которого лежит в центре окружности.

∠ A O B – центральный.

Центральный угол равен градусной мере дуги, на которую он опирается. ∪ A B = ∠ A O B = α

Если провести диаметр, то он разобьёт окружность на две полуокружности. Градусная мера каждой полуокружности будет равна градусной мере развернутого угла, который на неё опирается.

Градусная мара всей окружности равна 360 ° .

Вписанный угол – угол, вершина которого лежит на окружности, а стороны пересекают окружность.

∠ A C B – вписанный.

Вписанный угол равен половине градусной меры дуги, на которую он опирается. ∠ A C B = ∪ A B 2 = α 2 ∪ A B = 2 ⋅ ∠ A C B = α

Теорема 5:
Вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны.

∠ M A N = ∠ M B N = ∠ M C N = ∪ M N 2 = α 2

Теорема 6:
Вписанный угол, опирающийся на полуокружность (на диаметр), равен 90 ° .

M N – диаметр.

∠ M A N = ∠ M B N = ∪ M N 2 = 180 ° 2 = 90 °

Длина окружности, длина дуги

Мы узнали, как измеряется градусная мера дуги окружности (она равна градусной мере центрального угла, который на нее опирается) и всей окружности целиком (градусная мера окружности равна 360 ° ). Теперь поговорим о том, что же такое длина дуги в окружности. Длина дуги – это значение, которое мы бы получили, если бы мерили дугу швейным сантиметром. Рассмотрим две окружности с разными радиусами, в каждой из которых построен центральный угол равный α .

Градусная мера дуги ∪ A B равна градусной мере дуги ∪ C D и равна α .

∪ A B = ∪ C D = α

Но невооуруженным глазом видно, что длины дуг разные. Если градусная мера дуги окружности зависит только от величины центрального угла, который на неё опирается, то длина дуги окружности зависит ещё и от радиуса самой окружноси.

Длина окружности находится по формуле:

l = 2 π R

Длина дуги окружности, на которую опирается центральный угол α равна:

l α = π R 180 ∘ ⋅ α

Площадь круга и его частей

Теперь поговорим про площадь круга, площадь сектора и площадь сегмента.

Круг – часть пространства, которая находится внутри окружности.

Иными словами, окружность – это граница, а круг – это то, что внутри.

Примеры окружности в реальной жизни: велосипедное колесо, обруч, кольцо.

Примеры круга в реальной жизни: пицца, крышка от канализационного люка, плоская тарелка.

Площадь круга находится по формуле: S = π R 2

Сектор – это часть круга, ограниченная дугой и двумя радиусами, соединяющими концы дуги с центром круга.

Примеры сектора в реальной жизни: кусок пиццы, веер.

Площадь кругового сектора, ограниченного центральным углом α находится по формуле: S α = π R 2 360 ° ⋅ α

Сегмент – это часть круга, ограниченная дугой и хордой, стягивающей эту дугу.

Примеры сегмента в реальной жизни: мармелад “лимонная долька”, лук для стрельбы.

Чтобы найти площадь сегмента, нужно сперва вычислить площадь кругового сектора, который данный сегмент содержит, а потом вычесть площадь треугольника, который образован центральным углом и хордой.

S = π R 2 360 ° ⋅ α − 1 2 R 2 sin α

Теорема синусов

Если вокруг произвольного треугольника описана окружность, то её радиус можно найти при помощи теоремы синусов:

a sin ∠ A = b sin ∠ B = c sin ∠ C = 2 R Достаточно знать одну из сторон треугольника и синус угла, который напротив неё лежит. Из этих данных можно найти радиус описанной окружности.

Примеры решений заданий из ОГЭ

Модуль геометрия: задания, связанные с окружностями.