Окружность, вписанная в многоугольник и описанная около многоугольника

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 31 Октября 2012 в 17:28, дипломная работа

Краткое описание

Целью дипломной работы является:
Разработка элективного курса по теме: «Окружность, вписанная в многоугольник и описанная около многоугольника».
Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:
Проанализировать педагогическую, методическую, математическую литературу по теме исследования;
Уточнить роль, место, цели, функции и требования «ЭК» в профильном обучении;

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...….…3-6
Глава 1. Методика проведения элективных курсов по математике в профильной школе.
Цели организации элективных курсов по математике………….…………….7-9
Сравнение элективных и факультативных курсов……………….……….…9-10
Типология элективных курсов по математике…………………..................10-13
Организация элективных курсов по математике…………………….……..13-17
Формы занятий и контроль знаний на элективных курсах по математике.17-18
Глава 2. Разработка элективного курса «Окружность, вписанная в многоугольник и описанная около многоугольника».
2.1 Анализ учебной литературы……………………..………………………..19-24
2.2 Анализ научно-методической литературы………………………………....24
2.2 Пояснительная записка……………………………………………………24-26
2.3 Содержательная часть……………………………………………………..26-29
2.4. Методическая часть………………………………………………………30-40
Заключение………………………………………………………………………….41
Список источников………………………………………………………..……42-44
Приложение 1………………………………………………………………….45-
Приложение 2…………………………………………………………………..

Прикрепленные файлы: 1 файл

диплом!!!!! .docx

— 4.57 Мб (Скачать документ)

 

 

 

Приложение 1.

Окружность, вписанная  в треугольник.

Во многих задачах встречается  окружность, касающаяся сторон угла. Напомним, что в этом случае

  1. центр окружности лежит на биссектрисе угла ().


 

 

 

 

Рис.1.

  1. отрезки, соединяющие точки касания с центром окружности, являются ее радиусами и перпендикулярны к сторонам угла (, , ).
  2. равны расстояния от вершины угла до точек касания ().
  3. .

Даже этот краткий перечень свойств позволяет решать большое  количество разнообразных задач.

Задача 1. Окружность с центром касается сторон угла в точках и . Радиус окружности равен 7, = 25. Найдите .

Решение.

Так как , то в треугольнике Тогда

                          Рис. 2.

В треугольнике отрезок — биссектриса и , следовательно,

 и .

Найдем высоту прямоугольного треугольника :

значит,

 

Тогда .

Ответ: 13,44.

Задача 2. Окружность с центром касается сторон угла в точках и . Радиус окружности равен 6, .

Найдите площадь треугольника.

Решение.

Прежде всего, отметим, что на чертеже к данной задаче совсем необязательно изображать окружность, поскольку важно представлять лишь взаимное расположение отрезков и точек.

               Рис.3.

В прямоугольном треугольнике , следовательно, . Отсюда получаем:   и 

 .

 

Ответ: .

Задача 3. Окружность с центром касается сторон угла в точках и . Лучи и пересекаются в точке , , . Найдите площадь треугольника


 

 

 

 

 

                  

 

                    Рис.4.

Решение.

Отрезок — биссектриса треугольника , следовательно,

.

Пусть , тогда , и в прямоугольном треугольнике

.

Далее получаем: .

Положительный корень уравнения  равен 5,4. Следовательно,

 

Ответ: 48,6.

Задача 4. Окружность с центром касается сторон угла в точках и Отрезок пересекает окружность в точке . Найдите периметр четырехугольника , если .


Решение.

Пусть . В прямоугольном треугольнике

, следовательно, , то есть

  . Отсюда получаем:  . 

 

В прямоугольном треугольнике Следовательно, в треугольнике и , то есть этот треугольник равносторонний. Значит, .

Аналогично получаем, что . Итак, периметр четырехугольника авен 48.

Ответ: 48.

Задача 5. На стороне угла равного , взята такая точка что и . Найдите радиус окружности, проходящей через точки , и касающейся прямой .

Решение.

Имеем два случая.

1. Точка касания окружности  и прямой (точка ) лежит на луче . Тогда

Опустим из точки , середины хорды , перпендикуляр на . В треугольнике  

F



Таким образом, — центр окружности и .


 

 

 

 

 

 

 

                    Рис.6.

2. Точка касания окружностью  прямой (точка ) лежит на продолжении стороны за точку. — центр этой окружности, ее радиус. , так как точка середина хорды этой окружности. Пусть — точка пересечения прямых и °, . В треугольнике a тогда . Радиус окружности равен .

Ответ: 1; 3.

Задача 6.  Прямая отсекает от сторон угла, равного 60°, отрезки 2 и 4. Найдите радиус окружности, касающейся этой прямой и сторон угла.

                        Рис.7.

Решение.

 Искомых окружностей  две. Одна вписана в треугольник , другая касается стороны и продолжения сторон и . Найдем сторону :

 

Площадь треугольника равна

 

Найдем радиус второй окружности.

 

Так как обе окружности вписаны в угол , их центры и лежат на биссектрисе угла . Пусть и — радиусы окружностей, проведенные в точки их касания с прямой .

Треугольники и подобны, значит,

Так как  ,   то

  откуда

Ответ: и

Если окружность вписана в треугольник или  четырехугольник, то она касается сторон всех его углов, поэтому на основе перечисленных выше свойств окружности, вписанной в угол, получаем:

    1. Центр окружности является точкой пересечения биссектрис углов треугольника (четырехугольника).
    2. Радиусы, проведенные в точки касания, перпендикулярны к сторонам треугольника (четырехугольника).
    3. Равны расстояния от вершины угла до точек касания.

Задача 7. Окружность, вписанная в равнобедренный треугольник , касается его боковых сторон и в точках и соответственно. Найдите , если , .

Решение.

 Данная окружность  касается сторон угла в точках и , следовательно, . Тогда .

Пусть окружность касается стороны  в точке . Тогда и Следовательно, и .

               Рис.8.

Т.к. равнобедренные треугольники и подобны (почему?), имеем:

 

Следовательно,

 

Ответ: 10,08.

Задача 8. В треугольник вписана окружность с центром . Лучи и пересекают стороны и в точках исоответственно. Найдите если

Решение.

Луч — биссектриса угла , значит,

.

            Рис.9.

Пусть тогда Следовательно,

 

Треугольники и подобны (почему?), следовательно,

 

  т.е.

 

Ответ: 3,75.

Задача 9. В треугольник вписана окружность с центром . Прямая, проходящая через точку параллельно прямой , пересекает стороны и в точках исоответственно. Найдите , если .

Решение.

Пусть луч  пересекает сторону в точке , тогда отрезок — биссектриса треугольника.

По условию , следовательно, и .

В прямоугольном треугольнике

.

                        Рис.10.

Луч — биссектриса угла , а значит, и биссектриса треугольника , поэтому

.

Пусть , тогда . Следовательно,

 

Треугольники АТО и АВН подобны (почему?), следовательно,

 

 

Отсюда получаем: 

 

Значит,

 

Ответ:

Эту задачу, как и многие геометрические задачи, можно решить несколькими способами. Например, для  вычисления отрезка можно использовать формулы и , где — площадь треугольника, — его полупериметр, — радиус вписанной окружности, — высота треугольника, — сторона, к которой проведена высота .

Замечание. Возвращаясь к чертежам задач 5,6 и 7, отметим, что на каждом из них точка располагается иначе, чем в других задачах. Особенно важно помнить, что в общем случае точка пересечения стороны с биссектрисой треугольника () и точка касания стороны с вписанной окружностью ) не совпадают. Их совпадение возможно только на основании равнобедренного треугольника (точка ).

                     Рис.11.

Еще одно интересное соотношение  для радиуса окружности, вписанной в равнобедренный треугольник, легко получить, применяя подобие.

Рассмотрим равнобедренный треугольник  с основанием . Центр окружности лежит на биссектрисе , являющейся также высотой и медианой треугольника. Прямоугольные треугольники и подобны (почему?), следовательно,

.  Из пропорции получаем

 

Аналогично получается формула 

 .

 

               Рис.12.

Задача 10. Окружность с центром , вписанная в равнобедренный треугольник касается его боковой стороны в точке , Найдите основание треугольника.

Решение.

 Построим высоту данного треугольника. Поскольку она является и биссектрисой, , и точка является точкой касания окружности и основания . Пусть , тогда и .

            Рис.13.

В прямоугольном треугольнике

 

Из подобия треугольников  и получаем:

 

т.е.

Следовательно, ВС = 2ВН = 30.

Ответ: 30.

На рисунке видно, что  длина гипотенузы () и полупериметр () прямоугольного треугольника связаны с радиусом () вписанной в него окружности следующей простой формулой:

.

 

                  Рис. 14.

Задача 11.  Расстояние от вершины прямого угла треугольника до центра вписанной в треугольник окружности равно , а площадь треугольника равна 30. Найдите длину гипотенузы.

Решение.


 Поскольку  центр вписанной в данный треугольник  окружности лежит на биссектрисе  прямого угла, .

Следовательно,

Тогда

Ответ: 13.

Задача 12. Окружность, вписанная в прямоугольный треугольник (), касается катета в точке . Биссектриса угла пересекает катет С в точке Найдите , если .

Решение.

Пусть точка — центр окружности, вписанной в данный треугольник . Тогда ,

Пусть окружность касается гипотенузы в точке , а катета — в точке , и

Тогда . И по теореме Пифагора получаем:

.

Отсюда .

                   Рис.16.

Прямоугольные треугольники и подобны (почему?), следовательно,

Отсюда получаем: 

 

Ответ: 2.

 

Задания для самостоятельной  работы

  1. Окружность касается одной стороны прямого угла с вершиной и пересекает его вторую сторону в точках и . Найдите радиус окружности, если ,
  2. На стороне угла , равноговзята такая точка , что и

Найдите радиус окружности, проходящей через точки , и касающейся прямой .

  1. На стороне угла , равного , взята такая точка , что и Найдите радиус окружности, проходящей через точки , и касающейся прямой .На стороне угла , косинус которого равен , взята такая точка , что и . Найдите радиус окружности, проходящей через точки , и касающейся прямой .
  2. Прямая отсекает от сторон угла, равного 120°, отрезки 6 и 10. Найдите радиус окружности, касающейся этой прямой и сторон угла.
  3. Прямая отсекает от сторон угла отрезки 4 и 8. Найдите радиус окружности, касающейся этой прямой и сторон угла, если косинус этого угла равен 
  4. Прямая отсекает от сторон угла отрезки 13 и 12. Найдите радиус окружности, касающейся этой прямой и сторон угла, если синус этого угла равен .
  5. Внутри угла, равного 60°, взята точка, отстоящая от его сторон на 1. Найдите радиус окружности, вписанной в этот угол и проходящей через данную точку.
  6. Внутри угла, равного 120°, взята точка, отстоящая от его сторон на 2. Найдите радиус окружности, вписанной в этот угол и проходящей через данную точку.
  7. На биссектрисе угла, равного 60°, взята точка, отстоящая от его вершины на 2. Найдите радиус окружности, вписанной в этот угол и проходящей через данную точку.
  8. На биссектрисе угла, равного 60°, взята точка, отстоящая от его вершины на  . Найдите радиус окружности, вписанной в этот угол и проходящей через данную точку.
  9. Из точки к окружности с центром проведены касательная ( — точка касания) и прямая . Из точки к прямой проведен перпендикуляр . Найдите расстояние от точки до центра, если .
  10. Через точку окружности радиуса 10 проведены две взаимно перпендикулярные хорды длиной 16 и 12. Найдите расстояние между серединами хорд.
  11. Две параллельные хорды окружности отсекают от нее дуги в 90°. Длина каждой из хорд равна 8. Найдите расстояние между хордами.
  12. Через середину радиуса окружности проведена перпендикулярная ему хорда. Найдите градусную меру меньшей из дуг, на которые окружность делится проведенной хордой.
  13. Основание равнобедренного треугольника вдвое меньше его боковой стороны, а высота, проведенная к основанию, равна 10. Найдите радиус вписанной в треугольник окружности.
  14. Окружность, вписанная в равнобедренный треугольник, касается его боковых сторон в точках и . Точка делит сторону на отрезки 18 и 12, считая от основания треугольника. Найдите .
  15. Точка касания окружности, вписанной в равнобедренный треугольник, и боковой стороны делит эту сторону на отрезки 12 и 3, считая от основания треугольника. Найдите радиус окружности.
  16. Точка касания окружности, вписанной в прямоугольный треугольник, и катета делит этот катет на отрезки 3 и 4, считая от вершины прямого угла. Найдите площадь треугольника.
  17. В треугольнике . Вписанная в треугольник окружность касается стороны в точке , и . Найдите радиус окружности.
  18. В прямоугольный треугольник вписана окружность с центром Луч пересекает катет в точке , B . Найдите гипотенузу .
  19. В прямоугольный треугольник вписана окружность с центром . Луч пересекает катет в точке , и . Найдите
  20. Окружность, вписанная в прямоугольный треугольник , касается гипотенузы в точке .  Найдите диаметр окружности, если , .
  21. Стороны треугольника равны 5, 12 и 13. Найдите расстояние от центра вписанного в него круга до вершины большего угла.
  22. Стороны треугольника равны 7, 24 и 25. Расстояние от центра вписанного в него круга до вершины большего угла равно . Найдите радиус вписанного в треугольник круга.

Информация о работе Окружность, вписанная в многоугольник и описанная около многоугольника