Как в четырехугольнике найти четвертую сторону

В таком четырехугольнике есть свойство: суммы квадратов противоположных сторон равны.

Если это свойство неизвестно, то можно его вывести прям в этой задаче. Пусть точка пересечения диагоналей будет «O».

Тогда ∆AOB — прямоугольный и по теореме Пифагора AB² = AO² + BO²

Аналогично ∆COD — прямоугольный и CD² = OC² + OD²

Если сложить квадраты противоположных сторон получим выражение (1): AB² + CD² = AO² + BO² + OC² + OD²

Точно так же две другие противоположные стороны:

BС² = OС² + BO²

AD² = AO² + OD²

И сумма квадратов этих противоположных сторон равна выражению (2): BС² + AD² = OС² + BO² + AO² + OD²

Таким образом в выражениях (1) и (2) равны правые части, значит равны и левые.

То есть AB² + CD² = BС² + AD²

Откуда: AD² = AB² + CD² — BС²

Ну и теперь подставим

AD² = (6•√3)² + (5•√3)² — 6² = 36•3 + 25•3 — 36 = 3•(36+25-12) = 3•49

AD = √3•√49 = 7•√3

Ответ: AD = 7√3

Как найти четвертую сторону четырехугольника по вписанной окружности

В четырехугольник ABCD вписана окружность, и Найдите четвертую сторону четырехугольника.

Это задание ещё не решено, приводим решение прототипа.

В четырехугольник ABCD вписана окружность, AB = 10, BC = 11 и CD = 15. Найдите четвертую сторону четырехугольника.

В четырехугольник можно вписать окружность тогда и только тогда, когда AB + CD = BC + AD, значит,

Как найти четвертую сторону четырехугольника по вписанной окружности

Задание 6. В четырёхугольник ABCD вписана окружность, АВ = 8 , ВС = 4 и CD = 25. Найдите четвёртую сторону четырёхугольника.

Так как в четырехугольник вписана окружность, то он обладает свойством, что сумма его противоположных сторон равна, т.е.

Найдем сторону AD из этого равенства, получим

Четырехугольники, вписанные в окружность. Теорема Птолемея

Вписанные четырёхугольники и их свойства

Определение 1 . Окружностью, описанной около четырёхугольника, называют окружность, проходящую через все вершины четырёхугольника (рис.1). В этом случае четырёхугольник называют четырёхугольником, вписанным в окружность, или вписанным четырёхугольником .

Теорема 1 . Если четырёхугольник вписан в окружность, то суммы величин его противоположных углов равны 180° .

Доказательство . Угол ABC является вписанным углом, опирающимся на дугу ADC (рис.1). Поэтому величина угла ABC равна половине угловой величины дуги ADC . Угол ADC является вписанным углом, опирающимся на дугу ABC . Поэтому величина угла ADC равна половине угловой величины дуги ABC . Отсюда вытекает, что сумма величин углов ABC и ADC равна половине угловой величины дуги, совпадающей со всей окружностью, т.е. равна 180° .

Если рассмотреть углы BCD и BAD , то рассуждение будет аналогичным.

Теорема 1 доказана.

Теорема 2 (Обратная к теореме 1) . Если у четырёхугольника суммы величин его противоположных углов равны 180°, то около этого четырёхугольника можно описать окружность.

Доказательство . Докажем теорему 2 методом «от противного». С этой целью рассмотрим окружность, проходящую через вершины A , B и С четырёхугольника, и предположим, что эта окружность не проходит через вершину D . Приведём это предположение к противоречию. Рассмотрим сначала случай, когда точка D лежит внутри круга (рис.2).

Продолжим отрезок CD за точку D до пересечения с окружностью в точке E , и соединим отрезком точку E с точкой A (рис.2). Поскольку четырёхугольник ABCE вписан в окружность, то в силу теоремы 1 сумма величин углов ABC и AEC равна 180° . При этом сумма величин углов ABC и ADC так же равна 180° по условию теоремы 2. Отсюда вытекает, что угол ADC равен углу AEC . Возникает противоречие, поскольку угол ADC является внешним углом треугольника ADE и, конечно же, его величина больше, чем величина угла AEC , не смежного с ним.

Случай, когда точка D оказывается лежащей вне круга, рассматривается аналогично.

Теорема 2 доказана.

Перечисленные в следующей таблице свойства вписанных четырёхугольников непосредственно вытекают из теорем 1 и 2.

Площадь произвольного вписанного четырёхугольника можно найти по формуле Брахмагупты:

где a, b, c, d – длины сторон четырёхугольника,
а p – полупериметр, т.е.

Фигура	Рисунок	Свойство
Окружность, описанная около параллелограмма		Окружность можно описать около параллелограмма тогда и только тогда, когда параллелограмм является прямоугольником.
Окружность, описанная около ромба		Окружность можно описать около ромба тогда и только тогда, когда ромб является квадратом.
Окружность, описанная около трапеции		Окружность можно описать около трапеции тогда и только тогда, когда трапеция является равнобедренной трапецией.
Окружность, описанная около дельтоида		Окружность можно описать около дельтоида тогда и только тогда, когда дельтоид состоит из двух одинаковых прямоугольных треугольников.
Произвольный вписанный четырёхугольник

Площадь произвольного вписанного четырёхугольника можно найти по формуле Брахмагупты:

где a, b, c, d – длины сторон четырёхугольника,
а p – полупериметр, т.е.

Окружность, описанная около параллелограмма
	Окружность можно описать около параллелограмма тогда и только тогда, когда параллелограмм является прямоугольником.
Окружность, описанная около ромба
	Окружность можно описать около ромба тогда и только тогда, когда ромб является квадратом.
Окружность, описанная около трапеции
	Окружность можно описать около трапеции тогда и только тогда, когда трапеция является равнобедренной трапецией.
Окружность, описанная около дельтоида
	Окружность можно описать около дельтоида тогда и только тогда, когда дельтоид состоит из двух одинаковых прямоугольных треугольников.
Произвольный вписанный четырёхугольник

Окружность, описанная около параллелограмма

Окружность можно описать около параллелограмма тогда и только тогда, когда параллелограмм является прямоугольником.

Окружность, описанная около ромба

Окружность можно описать около ромба тогда и только тогда, когда ромб является квадратом.

Окружность, описанная около трапеции

Окружность можно описать около трапеции тогда и только тогда, когда трапеция является равнобедренной трапецией.

Окружность, описанная около дельтоида

Окружность можно описать около дельтоида тогда и только тогда, когда дельтоид состоит из двух одинаковых прямоугольных треугольников.

Произвольный вписанный четырёхугольник

Площадь произвольного вписанного четырёхугольника можно найти по формуле Брахмагупты:

где a, b, c, d – длины сторон четырёхугольника,
а p – полупериметр, т.е.

Теорема Птолемея

Теорема Птолемея . Произведение диагоналей вписанного четырёхугольника равно сумме произведений противоположных сторон.

Доказательство . Рассмотрим произвольный четырёхугольник ABCD , вписанный в окружность (рис.3).

Докажем, что справедливо равенство:

Для этого выберем на диагонали AC точку E так, чтобы угол ABD был равен углу CBE (рис. 4).

Заметим, что треугольник ABD подобен треугольнику BCE . Действительно, у этих треугольников по два равных угла: угол ABD равен углу CBE (по построению точки E ), угол ADB равен углу ACB (эти углы являются вписанными углами, опирающимися на одну и ту же дугу). Следовательно, справедлива пропорция:

откуда вытекает равенство:

(1)

Заметим, что треугольник ABE подобен треугольнику BCD . Действительно, у этих треугольников по два равных угла: угол ABE равен углу DBC (углы ABD и EBC равны по построению, угол DBE – общий), угол BAC равен углу BDC (эти углы являются вписанными углами, пирающимися на одну и ту же дугу). Следовательно, справедлива пропорция:

2021-07-22   

Три стороны четырёхугольника в порядке обхода равны 7, 1 и 4. Найдите четвёртую сторону этого четырёхугольника, если известно, что его диагонали перпендикулярны.

Решение:

Пусть диагонали $AC$ и $BD$ четырёхугольника $ABCD$ перпендикулярны и пересекаются в точке $P$; $AB=7$, $BC=1$, $CD=4$. По теореме Пифагора

$AB^{2}-AP^{2}=BC^{2}-CP^{2}$, или $AB^{2}-BC^{2}=AP^{2}-CP^{2}.$

Аналогично докажем, что

$AD^{2}-CD^{2}=AP^{2}-CP^{2}.$

Следовательно,

$AB^{2}-BC^{2}=AD^{2}-CD^{2}$, или $AB^{2}+CD^{2}=BC^{2}+AD^{2}.$

Отсюда находим, что

$AD^{2}=AB^{2}+CD^{2}-BC^{2}=49+16-1=64,~AD=8.$

To completely determine a quadrilateral, you have to have five independent pieces of information, of sides and angles.

If you have five data (all outer sides and a diagonal), finding the angles is easy with the cosine rule.

Similarly with four sides and an angle, the cosine rule is enough to solve for the other angles.

With three sides and two angles, simple application of the cosine rule is enough to find the other sides and angles.

Except in one case. If the two angles are not in between any of the three sides, then there is no immediate way to use the cosine rule. How would the final side be solved for in this case?

Example (apologies for bad quality):

Рубрики

• Демоверсия ЕГЭ по информатике
• Демоверсия ЕГЭ по математике
• Демоверсия ОГЭ по информатике
• Демоверсия ОГЭ по математике
• Материалы по аттестации
• Решаем ЕГЭ по математике
  • Задание 1
  • Задание 10
  • Задание 11
  • Задание 12
  • Задание 13
  • Задание 14
  • Задание 15
  • Задание 16
  • Задание 2
  • Задание 3
  • Задание 4
  • Задание 5
  • Задание 6
  • Задание 7
  • Задание 8
  • Задание 9
• Решаем ОГЭ по математике
  • Задание 21
  • Задание 22
  • Задание 24
• Скачать экзаменационные варианты по информатике
  • ЕГЭ по информатике
  • ОГЭ по информатике
• Скачать экзаменационные варианты по математике
  • ЕГЭ по математике
  • ОГЭ по математике
• Тематическое планирование