Для решения задачи рассмотрим свойства равнобедренного треугольника и свойства вписанной окружности. Разберем по пунктам.
Дано:
- Треугольник ( \triangle ABC ) равнобедренный с основанием ( BC = 16 \, \text{см} ).
- Периметр ( P_{\triangle ABC} = 36 \, \text{см} ).
- ( K, L, M ) — точки касания вписанной окружности со сторонами ( AB, BC, AC ), соответственно.
Требуется:
- Найти длины отрезков ( BK ) и ( AK ).
- Найти радиус ( r ) вписанной окружности.
Решение:
1. Длины сторон треугольника ( AB ), ( BC ), ( AC )
Поскольку треугольник равнобедренный с основанием ( BC ), боковые стороны ( AB ) и ( AC ) равны, обозначим их через ( a ). Тогда:
[
P_{\triangle ABC} = AB + AC + BC = 2a + BC.
]
Подставим значения:
[
36 = 2a + 16.
]
Решим уравнение:
[
2a = 36 - 16 = 20, \quad a = 10 \, \text{см}.
]
Итак, длины сторон треугольника:
[
AB = AC = 10 \, \text{см}, \quad BC = 16 \, \text{см}.
]
2. Свойства отрезков касательных
Свойства треугольника с вписанной окружностью:
- Отрезки касательных, проведенных из одной вершины к точкам касания, равны. То есть:
[
BK = BL, \quad AK = AM, \quad CL = CM.
]
Обозначим:
- ( BK = BL = x ),
- ( AK = AM = y ),
- ( CL = CM = z ).
Сумма этих отрезков равна полупериметру треугольника ( p ), где:
[
p = \frac{P_{\triangle ABC}}{2} = \frac{36}{2} = 18 \, \text{см}.
]
Сумма отрезков выражается так:
[
x + y = AB = 10 \quad (\text{боковая сторона}),
]
[
x + z = BC = 16 \quad (\text{основание}),
]
[
y + z = AC = 10 \quad (\text{боковая сторона}).
]
3. Система уравнений для ( x, y, z )
Решим систему:
[
x + y = 10, \quad x + z = 16, \quad y + z = 10.
]
Сложим все три уравнения:
[
(x + y) + (x + z) + (y + z) = 10 + 16 + 10.
]
[
2x + 2y + 2z = 36.
]
[
x + y + z = 18 \quad (\text{это и есть полупериметр } p).
]
Теперь выразим ( z ) через ( x ) и ( y ):
[
z = 18 - (x + y).
]
Подставим ( x + y = 10 ) (из первого уравнения):
[
z = 18 - 10 = 8.
]
Найдем ( x ) из второго уравнения:
[
x + z = 16, \quad x + 8 = 16, \quad x = 8.
]
Теперь найдём ( y ) из первого уравнения:
[
x + y = 10, \quad 8 + y = 10, \quad y = 2.
]
Итак:
[
x = 8, \quad y = 2, \quad z = 8.
]
Ответ на пункт (а):
- ( BK = x = 8 \, \text{см} ),
- ( AK = y = 2 \, \text{см} ).
4. Радиус вписанной окружности
Формула радиуса вписанной окружности:
[
r = \frac{S}{p},
]
где ( S ) — площадь треугольника, а ( p ) — полупериметр.
Найдем площадь ( S ) равнобедренного треугольника. Для этого используем формулу Герона:
[
S = \sqrt{p(p - AB)(p - BC)(p - AC)}.
]
Подставим значения:
[
p = 18, \quad AB = AC = 10, \quad BC = 16.
]
[
S = \sqrt{18(18 - 10)(18 - 16)(18 - 10)}.
]
[
S = \sqrt{18 \cdot 8 \cdot 2 \cdot 8}.
]
[
S = \sqrt{2304} = 48 \, \text{см}^2.
]
Теперь найдём радиус:
[
r = \frac{S}{p} = \frac{48}{18} = \frac{8}{3} \, \text{см}.
]
Ответ на пункт (б):
- Радиус вписанной окружности: ( r = \frac{8}{3} \, \text{см} ).
Итоговые ответы:
- ( BK = 8 \, \text{см}, \, AK = 2 \, \text{см} ).
- ( r = \frac{8}{3} \, \text{см} ).