Задача: по данным сторонам четырехугольника ABCD и диагонали AC доказать, что около него можно описать окружность (то есть он цикличный).
Решение (пошагово):
- Найдем угол ∠ABC в треугольнике ABC, где стороны AB=6, BC=10, AC=14.
- По теореме косинусов: AC^2 = AB^2 + BC^2 - 2·AB·BC·cos∠ABC.
- Подставляем: 14^2 = 6^2 + 10^2 - 2·6·10·cos∠ABC.
- 196 = 36 + 100 - 120·cos∠ABC → 196 = 136 - 120·cos∠ABC.
- -120·cos∠ABC = 60 → cos∠ABC = -1/2.
- Значит, ∠ABC = arccos(-1/2) = 120°.
- Найдем угол ∠ADC в треугольнике ADC, где стороны AD=16, DC=10, AC=14.
- По теореме косинусов: AC^2 = AD^2 + DC^2 - 2·AD·DC·cos∠ADC.
- Подставляем: 14^2 = 16^2 + 10^2 - 2·16·10·cos∠ADC.
- 196 = 256 + 100 - 320·cos∠ADC.
- -320·cos∠ADC = 196 - 356 = -160 → cos∠ADC = 160/320 = 1/2.
- Значит, ∠ADC = arccos(1/2) = 60°.
- Проверим условие цикличности: сумма противоположных углов при вершинах B и D равна 180°?
- ∠ABC + ∠ADC = 120° + 60° = 180°.
Так как сумма противоположных углов равна 180°, четырехугольник ABCD может быть описан вокруг окружности. Следовательно, существует окружность, которая проходит через точки A, B, C и D.
Ответ: да, около данного четырехугольника можно описать окружность.
Теоретические факты, на которые опираются учащиеся:
- Теорема косинусов — для нахождения углов в треугольниках по сторонам.
- Свойство цикличности четырёхугольника: если сумма противоположных углов равна 180°, то все четыре точки лежат на одной окружности (и наоборот).
Из предложенного списка для этой задачи особенно применима:
Прочие пункты в списке не используются напрямую в данной цепочке рассуждений (например, свойство равнобедренного треугольника, формулы приведения, таблица косинусов 30°, признаки равенства треугольников) для этого решения не нужны.