ЕГЭ · Математика

Окружность: свойства углов и отрезков, касательная и секущая

Окружность — одна из ключевых тем геометрии в ЕГЭ. Задачи на окружность встречаются как в первой, так и во второй части экзамена, требуя знаний свойств углов, отрезков, касательных и секущих. В этой статье мы разберём основные факты, необходимые для решения, и покажем на примерах, как применять их на практике.

Основные элементы окружности: центр, радиус, диаметр, хорда, дуга. Центральный угол измеряется дугой, на которую он опирается. Вписанный угол равен половине дуги, на которую он опирается. Эти два свойства — основа для большинства задач.

Касательная к окружности перпендикулярна радиусу, проведённому в точку касания. Секущая — прямая, пересекающая окружность в двух точках. Для касательной и секущей существует важная теорема: квадрат длины отрезка касательной равен произведению отрезков секущей от внешней точки до точек пересечения с окружностью.

🧑‍🏫
Разберём эту тему вместе

Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.

Центральные и вписанные углы

Центральный угол — угол с вершиной в центре окружности. Его градусная мера равна мере дуги, на которую он опирается.

Вписанный угол — угол с вершиной на окружности, стороны которого пересекают окружность. Он равен половине дуги, на которую опирается (или половине центрального угла, опирающегося на ту же дугу).

Следствия: вписанные углы, опирающиеся на одну дугу, равны; вписанный угол, опирающийся на диаметр, прямой (90°).

Эти свойства часто используются в задачах на нахождение углов в окружности.

Пример 1
Условие.

В окружности проведены диаметр AB и хорда AC. Найдите угол ACB, если дуга AC равна 120°.

Решение.

Шаг 1: Угол ACB — вписанный, опирается на дугу AB.
Шаг 2: Дуга AB — диаметр, поэтому она равна 180° (полуокружность).
Шаг 3: Вписанный угол равен половине дуги: угол ACB = 180°/2 = 90°.
Ответ: 90°.

Пример 2
Условие.

Центральный угол AOB равен 80°. Найдите вписанный угол ACB, опирающийся на ту же дугу AB.

Решение.

Шаг 1: Вписанный угол ACB опирается на дугу AB, которая равна центральному углу AOB = 80°.
Шаг 2: Вписанный угол равен половине дуги: угол ACB = 80°/2 = 40°.
Ответ: 40°.

Свойства хорд и отрезков в окружности

Хорда — отрезок, соединяющий две точки окружности. Свойства: перпендикуляр из центра к хорде делит её пополам; равные хорды стягивают равные дуги; если две хорды пересекаются, то произведения отрезков каждой хорды равны.

Теорема о пересекающихся хордах: если хорды AB и CD пересекаются в точке O, то AO·OB = CO·OD.

Эта теорема часто применяется в задачах на нахождение длин отрезков.

Пример 1
Условие.

Хорды AB и CD пересекаются в точке O. AO = 3, OB = 8, CO = 4. Найдите OD.

Решение.

Шаг 1: По теореме о пересекающихся хордах: AO·OB = CO·OD.
Шаг 2: Подставляем: 3·8 = 4·OD → 24 = 4·OD → OD = 6.
Ответ: 6.

Касательная и секущая: свойства и теоремы

Касательная — прямая, имеющая одну общую точку с окружностью. Свойство: радиус, проведённый в точку касания, перпендикулярен касательной.

Секущая — прямая, пересекающая окружность в двух точках. Из одной внешней точки можно провести две касательные и одну секущую (или две секущие).

Теорема о касательной и секущей: если из одной точки проведены касательная и секущая, то квадрат длины отрезка касательной равен произведению отрезков секущей от внешней точки до точек пересечения с окружностью. То есть: AK² = AB·AC, где A — внешняя точка, K — точка касания, B и C — точки пересечения секущей с окружностью (AB — внешняя часть, AC — вся секущая).

Также для двух секущих: AB·AC = AD·AE, где A — внешняя точка, B и C — точки первой секущей, D и E — второй.

Эти теоремы — основа для задач на нахождение длин отрезков.

Пример 1
Условие.

Из точки A к окружности проведены касательная AK (K — точка касания) и секущая, пересекающая окружность в точках B и C. AK = 6, AB = 4. Найдите длину отрезка AC.

Решение.

Шаг 1: По теореме о касательной и секущей: AK² = AB·AC.
Шаг 2: Подставляем: 6² = 4·AC → 36 = 4·AC → AC = 9.
Ответ: 9.

Пример 2
Условие.

Из точки A проведены две секущие: первая пересекает окружность в точках B и C (AB=2, AC=8), вторая — в точках D и E (AD=3). Найдите AE.

Решение.

Шаг 1: По теореме о двух секущих: AB·AC = AD·AE.
Шаг 2: Подставляем: 2·8 = 3·AE → 16 = 3·AE → AE = 16/3 ≈ 5.33.
Ответ: 16/3.

Углы между касательной и хордой, секущими

Угол между касательной и хордой, проведённой из точки касания, равен половине дуги, заключённой между ними. Это свойство позволяет находить углы в конфигурациях с касательной.

Угол между двумя секущими, пересекающимися вне окружности, равен полуразности дуг, высекаемых секущими на окружности.

Угол между двумя хордами, пересекающимися внутри окружности, равен полусумме дуг, на которые он опирается, и дуги, заключённой между его сторонами.

Эти формулы полезны для задач второй части ЕГЭ.

Пример 1
Условие.

Касательная в точке A и хорда AC образуют угол 30°. Найдите дугу AC, заключённую между ними.

Решение.

Шаг 1: Угол между касательной и хордой равен половине дуги, которую стягивает хорда.
Шаг 2: Пусть дуга AC = x. Тогда 30° = x/2 → x = 60°.
Ответ: 60°.

Как подготовиться к задачам на окружность в ЕГЭ

Чтобы уверенно решать задачи на окружность, нужно выучить все свойства и теоремы, а также научиться их комбинировать. Начните с простых задач на центральные и вписанные углы, затем переходите к хордам, касательным и секущим.

Полезно решать задачи из открытого банка ФИПИ и разбирать решения. Обратите внимание на задачи второй части, где требуется проводить дополнительные построения и использовать несколько свойств.

Для системной подготовки можно использовать AI-репетитора, например, Наставника AI, который поможет разобрать тему с разных сторон, задаст наводящие вопросы и покажет, как применять теорию на практике.

Частые вопросы

Какие свойства окружности чаще всего встречаются в ЕГЭ?
Чаще всего проверяют свойства вписанных и центральных углов, теорему о пересекающихся хордах, а также теорему о касательной и секущей. Задачи могут быть как на вычисление углов, так и на длины отрезков.
Как запомнить теорему о касательной и секущей?
Запомните формулу: квадрат касательной равен произведению отрезков секущей от внешней точки до точек пересечения. Можно представить, что касательная — это среднее геометрическое отрезков секущей.
Сложно ли решать задачи на окружность во второй части ЕГЭ?
Задачи второй части требуют комбинирования свойств и дополнительных построений. Но если разобрать типовые примеры, они становятся решаемыми. Главное — не бояться и пробовать разные подходы.
Что делать, если в задаче несколько окружностей?
В таких задачах обычно рассматривают взаимное расположение окружностей (касание, пересечение). Используйте свойства общей касательной, линии центров, а также теоремы для каждой окружности отдельно.
Есть ли лайфхаки для быстрого решения задач на окружность?
Полезно сразу отмечать на чертеже равные углы и отрезки, искать вписанные углы, опирающиеся на одну дугу, и применять теорему о касательной и секущей. Часто помогает дополнительное построение — проведение радиуса к точке касания или диаметра.
Как AI-репетитор может помочь с темой окружности?
Наставник AI объясняет тему в интерактивном формате, задаёт вопросы, даёт подсказки и разбирает задачи по шагам. Можно выбрать персонажа, который будет вести урок, и получать мгновенную обратную связь. Это удобно для самостоятельной подготовки.
🧑‍🏫
Разберём эту тему вместе

Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.

Окружность в ЕГЭ: свойства углов, касательные и секущие