Как можно определить радиус вписанной окружности равнобедренного треугольника, если известно, что его основание в 2 раза меньше боковой стороны, а радиус описанной окружности составляет 8 см? Нужно ли в этом случае применять формулу Герона для вычисления сторон треугольника?
Геометрия8 классРадиусы вписанной и описанной окружностей треугольникарадиус вписанной окружностиравнобедренный треугольникоснование меньше боковой сторонырадиус описанной окружностиформула Геронавычисление сторон треугольника
Чтобы определить радиус вписанной окружности равнобедренного треугольника, нам нужно использовать некоторые свойства треугольника и формулы для радиусов вписанной и описанной окружностей.
Давайте обозначим:
По условию задачи, основание треугольника в 2 раза меньше боковой стороны, то есть:
a = b / 2.Также известно, что радиус описанной окружности R равен 8 см. В равнобедренном треугольнике радиус описанной окружности можно выразить через стороны треугольника по формуле:
R = (abc) / (4S),где S - площадь треугольника, а a, b, c - стороны треугольника. В нашем случае, так как треугольник равнобедренный, у нас будет:Теперь подставим значения в формулу для радиуса описанной окружности:
R = (a * b * c) / (4S) = (a * b * b) / (4S) = (a * b^2) / (4S).Теперь нам нужно найти площадь S. Площадь равнобедренного треугольника можно найти, используя формулу через основание и высоту:
S = (1/2) * a * h,где h - высота треугольника. Высоту h можно найти через боковую сторону b и половину основания a:h = sqrt(b^2 - (a/2)^2).Теперь подставим a в выражение для h:
h = sqrt(b^2 - (b/4)^2) = sqrt(b^2 - b^2/16) = sqrt((16b^2 - b^2) / 16) = sqrt(15b^2 / 16) = (b * sqrt(15)) / 4.Теперь подставим h в формулу для площади S:
S = (1/2) * (b / 2) * (b * sqrt(15) / 4) = (b^2 * sqrt(15)) / 16.Теперь мы можем подставить S в формулу для R и решить уравнение:
8 = (a * b^2) / (4 * S) = (b/2 * b^2) / (4 * (b^2 * sqrt(15)) / 16).Упрощаем уравнение:
8 = (b^3 / 2) / (b^2 * sqrt(15) / 4) = (4b^3) / (2b^2 * sqrt(15)) = (2b) / sqrt(15).Теперь, чтобы найти b, умножим обе стороны на sqrt(15):
8 * sqrt(15) = 2b.Следовательно:
b = 4 * sqrt(15).Теперь подставим b в выражение для a:
a = b / 2 = 2 * sqrt(15).Теперь у нас есть все стороны треугольника. Теперь мы можем найти радиус вписанной окружности r. Радиус вписанной окружности можно найти по формуле:
r = S / p,где p - полупериметр треугольника.Полупериметр p равен:
p = (a + b + c) / 2 = (2 * sqrt(15) + 4 * sqrt(15) + 4 * sqrt(15)) / 2 = (10 * sqrt(15)) / 2 = 5 * sqrt(15).Теперь найдем радиус вписанной окружности:
S = (b^2 * sqrt(15)) / 16 = (16 * 15) / 16 = 15.Теперь подставим S и p в формулу для r:
r = S / p = 15 / (5 * sqrt(15)).Упрощаем:
r = 3 / sqrt(15) = (3 * sqrt(15)) / 15 = sqrt(15) / 5.Таким образом, радиус вписанной окружности равен sqrt(15) / 5 см.
Итак, мы не использовали формулу Герона, так как смогли найти стороны треугольника и площадь, используя другие методы. Надеюсь, это объяснение помогло вам понять, как решить задачу!