Хорды и дуги
Четыре теоремы о хордах и дугах: угол между касательной и хордой равен половине дуги; диаметр, перпендикулярный хорде, делит её пополам (и наоборот); равные дуги стягивают равные хорды; дуги между параллельными хордами равны. Заодно разбираемся, что такое обратная теорема и почему её нельзя получать «автоматически».

Хорды и дуги. Вписанная и описанная окружности треугольника | Геометрия 8 класс · глава 1 из 523:28- 00:001Хорды и дуги
- 03:112Окружность, вписанная в треугольник
- 05:263Окружность, описанная около треугольника
- 08:454Решаем задачи (окружность)
- 14:455Подведём итоги (окружность)
Возьми вписанный угол и начни поворачивать одну его сторону вокруг вершины, пока она не ляжет на окружность касательной. Угол перестал быть вписанным — а правило «половина дуги» продолжает работать как ни в чём не бывало. Почему? И какие ещё «парные» факты про хорды и дуги работают в обе стороны, а какие — только в одну?
Находить угол между касательной и хордой по дуге (и дугу по углу), опираясь на теорему .
Применять пару взаимно-обратных теорем о диаметре и хорде: перпендикулярный диаметр делит хорду пополам, делящий пополам — перпендикулярен.
Объяснять, что такое обратная теорема, приводить пример неверной обратной и использовать теоремы о равных дугах и параллельных хордах в задачах.
Угол между касательной и хордой
Пусть прямая касается окружности с центром в точке . Проведём хорду . Получилось два угла — и ; каждый из них называют углом между касательной и хордой. Один острый, другой тупой, и внутри каждого лежит своя дуга окружности.

Угол между касательной и хордой, проведённой из точки касания, измеряется половиной дуги, заключённой внутри этого угла.

Это тот же закон, что и у вписанного угла: вписанный угол «съедает» половину дуги, на которую опирается. Касательная — предельный случай: вторая сторона вписанного угла повернулась так, что вторая точка пересечения слилась с вершиной. Сторона стала касательной, а правило «половина дуги» осталось.
Зацепки: КАСАтельная касается окружности, а угол с хордой берёт половину дуги, заключённой внутри угла. И числом: угол между касательной и хордой всегда берёт ровно половину дуги: дуга пополам — это угол. Формульная зацепка: — дуга наверху, двойка внизу; забыл двойку — получил центральный угол, а не угол с касательной.
Почему так. Разбираем два случая.
Случай 1: хорда — диаметр. Тогда дуги внутри углов и — полуокружности по . Радиус перпендикулярен касательной (радиус, проведённый в точку касания), значит . Сходится.

Случай 2: хорда не диаметр. Проведём радиус . Обозначим центральный угол , тогда . Треугольник равнобедренный ( — радиусы), поэтому . Острый угол между касательной и хордой: . То есть . Для тупого угла рассуждение такое же.

Проведём радиусы и . Раз , треугольник равносторонний, и центральный угол .
Значит, меньшая дуга , а большая — .
Острый угол между касательной и хордой — половина меньшей дуги: . Тупой — половина большей: .
Проверка: — углы смежные, всё сходится.
Угол между касательной и хордой — половина дуги , значит , и центральный угол .
Треугольник равнобедренный (), углы при основании равны: .
Короткий путь: — это ровно та формула из доказательства.
Угол между касательной и хордой равен дуге, заключённой внутри него.
Половине дуги. Целую дугу «съедает» только центральный угол; вписанный угол и угол между касательной и хордой берут половину.
Прикинь: угол между касательной и хордой равен . Какая дуга заключена внутри него?
показать
Прикинь: угол между касательной и хордой равен . Какая дуга заключена внутри него?
— вдвое больше угла.
Как измеряется угол между касательной и хордой, проведённой из точки касания?
Диаметр и хорда: теорема и обратная
Как найти центр круглой тарелки или спила бревна, если он ничем не отмечен? Циркуля нет, есть только линейка и угольник. Ответ прячется в теореме, которая на первый взгляд про совсем другое — про диаметр и хорду.
Диаметр окружности, перпендикулярный хорде, делит эту хорду пополам.
Если — диаметр окружности и , то (где — точка пересечения и ).

Почему так. Если хорда сама диаметр — очевидно: центр делит диаметр пополам. Иначе проведём радиусы и : треугольник равнобедренный с основанием . Отрезок перпендикулярен основанию по условию — значит, это высота, а в равнобедренном треугольнике высота к основанию является и медианой. Поэтому .
Весь секрет хорд — в этом равнобедренном треугольнике «два радиуса + хорда». Почти каждая задача про хорду начинается с того, что его проводят.
Если в теореме поменять местами условие и заключение, получим обратную теорему. Пример: «В равнобедренном треугольнике биссектриса, проведённая к основанию, является высотой» → обратная: «Если биссектриса треугольника является его высотой, то треугольник равнобедренный».
Не всякая теорема имеет верную обратную. «Сумма смежных углов равна » → обратная «Если сумма двух углов равна , то углы смежные» неверна: на рис. 1.32 , но эти углы не смежные. Когда верны и прямая, и обратная, их называют взаимно-обратными.
Диаметр окружности, делящий хорду, не являющуюся диаметром, пополам, перпендикулярен этой хорде.
Доказательство — тем же треугольником : если — середина , то — медиана равнобедренного треугольника, значит и высота, то есть . Оговорка «не являющуюся диаметром» обязательна: два диаметра делят друг друга пополам в центре, но перпендикулярны не всегда.
Где это встречается. Вот и ответ про тарелку: приложи линейку к краю так, чтобы она пересекла круг, — получилась хорда. Отметь её середину и угольником проведи через неё перпендикуляр: по обратной теореме на нём лежит диаметр, а значит и центр. Проведи вторую хорду в другом месте и повтори — два перпендикуляра пересекутся ровно в центре. Так размечают центр заготовки токари и так же можно найти центр любого круглого предмета дома.
Диаметр и хорда — как замок и ключ: подходят друг к другу с двух сторон. Поставил диаметр перпендикулярно — он попал точно в середину хорды; провёл диаметр через середину — он встал перпендикулярно. Это редкий случай, когда обе стороны «замка» работают.
Зацепка-самопроверка: диаметр и хорда проверяют друг друга: перпендикуляр к хорде делит её пополам, а деление пополам возвращает перпендикулярность.
Расстояние от центра до хорды — это перпендикуляр , см. Он лежит на диаметре, перпендикулярном (это другой диаметр, не ), и по теореме делит хорду пополам; нам нужен только сам отрезок .
Угол между хордой и диаметром : (смежный с ).
В прямоугольном треугольнике катет лежит против угла , значит гипотенуза см.
Радиус см. Отрезки диаметра: см и см (или наоборот, смотря с какой стороны от центра точка ).
«Диаметр, проведённый через середину хорды, перпендикулярен ей» — верно для любой хорды.
Неверно для хорды-диаметра: два диаметра проходят через середины друг друга (центр), но перпендикулярны только в частном случае. Поэтому в обратной теореме стоит оговорка «хорда, не являющаяся диаметром».
Хорда пересекает диаметр в точке и делит его на отрезки см и см. Чему равно расстояние от центра до точки ?
показать
Хорда пересекает диаметр в точке и делит его на отрезки см и см. Чему равно расстояние от центра до точки ?
Диаметр см, радиус см; см.
Если диаметр окружности перпендикулярен хорде , то какое утверждение верно?
Равные дуги, равные хорды, параллельные хорды
Две одинаковые дуги — обязательно ли одинаковы их хорды? А наоборот: одинаковые хорды — одинаковые дуги? Кажется, что оба ответа «да», но один из них — ловушка. И ещё вопрос: если две хорды параллельны, что общего у двух «боковых» дуг между ними?
Если дуги равны, то равны и стягивающие их хорды.
Если , то .

Почему так. Проведём радиусы , , , . Равные дуги — это равные центральные углы: . Все четыре радиуса равны . Значит, треугольники и равны по первому признаку (две стороны и угол между ними), откуда .
А вот обратная — «равные хорды стягивают равные дуги» — вообще говоря, неверна. Подумай почему: каждая хорда стягивает две дуги, большую и меньшую. Равные хорды дают равные меньшие дуги и равные большие, но если взять меньшую дугу одной хорды и большую другой — они не равны. Формулировка «дуги» без уточнения ломается.
Хорда — тетива, дуга — лук. Одинаково натянутые луки дают одинаковые тетивы. Обратно — с оговоркой: у одной тетивы два «лука» (маленький и большой, по разные стороны), поэтому «равные тетивы — равные луки» верно, только если сравнивать луки одного размера.
Зацепка (ритм): Равна дуга — равна хорда: равные дуги стягивают равные хорды.
Дуги, заключённые между параллельными хордами, равны.
Если , то .

Почему так. Проведём хорду . Углы и — накрест лежащие при параллельных и и секущей , поэтому равны. Но эти же углы — вписанные: угол опирается на дугу , угол — на дугу . Равные вписанные углы опираются на равные дуги, значит .

Две параллельные хорды вырезают из окружности «пояс», и его боковые стороны — дуги — одинаковые, как ремешки у сумки: симметрия относительно диаметра, перпендикулярного обеим хордам.
Зацепка: ПАРАллельные хорды идут парой, поэтому дуги между ними тоже равны.
Углы и — вертикальные, значит равны. Центральный угол равен дуге: .
Равные дуги стягивают равные хорды: .
Треугольники и равны (две стороны — радиусы — и угол между ними), поэтому . Это накрест лежащие углы при прямых , и секущей — значит, .
В окружности и . Чему равна дуга ?
показать
В окружности и . Чему равна дуга ?
— дуги между параллельными хордами равны.
Что можно сказать о хордах, если стягиваемые ими дуги равны?
Собираем всё вместе
| Теорема | Обратная | Верна ли обратная |
|---|---|---|
Угол между касательной и хордой дуги внутри него | — | здесь обратной не ставят: это правило измерения |
Диаметр хорде делит её пополам | Диаметр делит хорду (не диаметр) пополам перпендикулярен ей | да — взаимно-обратные |
Равные дуги равные хорды | Равные хорды равные дуги | вообще говоря, нет: у хорды две дуги |
Хорды параллельны дуги между ними равны | Дуги между хордами равны хорды параллельны | в учебнике не доказывается — не пользуйся без доказательства |
- Увидел хорду — проведи два радиуса к её концам: появился равнобедренный треугольник , а с ним равные углы при основании и высота-медиана.
- Увидел касательную — проведи радиус в точку касания: он перпендикулярен касательной.
- Нужен угол — переведи всё в дуги: центральный угол равен дуге, вписанный и угол с касательной — половине.
— радиус лежит на диаметре, перпендикулярном хорде, значит . Вместе с получаем: диагонали четырёхугольника делятся точкой пополам и перпендикулярны.
Треугольники и : (радиусы), (точка на серединном перпендикуляре к ), сторона общая — равны по трём сторонам.
. В прямоугольном треугольнике : и — катеты, — гипотенуза; , значит и .
В треугольнике : (радиусы) и — равнобедренный треугольник с углом равносторонний, значит . Аналогично .
Периметр .
Кстати, про ОГЭ
Задание 24 ОГЭ — доказательство: «около четырёхугольника описана окружность, продолжения сторон пересекаются в точке — докажите подобие треугольников». Инструмент там ровно этот: перевести углы в дуги и обратно (вписанный угол — половина дуги) и найти равные углы. Сейчас важно освоить сам переход «угол ↔ дуга»; вписанные четырёхугольники будут дальше.
Хорда видна из центра под углом . Чему равен угол между этой хордой и касательной, проведённой через её конец (острый)?
показать
Хорда видна из центра под углом . Чему равен угол между этой хордой и касательной, проведённой через её конец (острый)?
: дуга внутри острого угла равна центральному углу , угол с касательной — её половина.
В доказательстве теоремы о параллельных хордах используются накрест лежащие углы. На какие дуги опираются эти равные вписанные углы?
Правило продолжает работать, потому что и вписанный угол, и угол между касательной и хордой измеряются одним и тем же способом — половиной дуги, заключённой внутри угла. Касательная — это предельное положение секущей: когда вторая сторона вписанного угла поворачивается, вторая точка пересечения с окружностью подходит к вершине и наконец совпадает с ней — сторона касается окружности. Теорема доказывается независимо, через равнобедренный треугольник и радиус, перпендикулярный касательной, но результат тот же: . А про «парные» факты: диаметр и хорда работают в обе стороны (перпендикулярен ⇔ делит пополам — взаимно-обратные теоремы), а «равные дуги ⇒ равные хорды» обратно не переворачивается: у каждой хорды две дуги, большая и меньшая, и без уточнения обратное утверждение ложно.
Угол между касательной и хордой из точки касания равен половине дуги внутри угла: (как у вписанного угла).
Диаметр, перпендикулярный хорде, делит её пополам; диаметр, делящий хорду (не диаметр) пополам, перпендикулярен ей — взаимно-обратные теоремы.
Обратная теорема — условие и заключение поменяны местами; она верна не всегда (сумма углов не значит, что углы смежные).
Равные дуги стягивают равные хорды; обратное без оговорки неверно — у хорды две дуги.
Дуги между параллельными хордами равны. Ключ ко всем задачам про хорды — равнобедренный треугольник «два радиуса + хорда».
Угол, образованный касательной и хордой, проведённой из точки касания; измеряется половиной дуги, заключённой внутри него.
Теорема, полученная из данной перестановкой условия и заключения; верна не всегда.
Пара теорем, прямая и обратная, обе из которых верны.
Хорда, концы которой совпадают с концами дуги; равные дуги стягиваются равными хордами.
угол между касательной и хордой
- Острый и тупой угол
в сумме дают
- Диаметр ⊥ хорде
делит хорду пополам
- Диаметр через середину хорды
перпендикулярен ей (обратная теорема)
- Равные дуги
стягивают равные хорды
- Равные хорды
обратное неверно, у хорды две дуги
- Параллельные хорды
отсекают равные дуги между собой
- Видишь хорду
проведи два радиуса — равнобедренный треугольник
- Видишь касательную
радиус в точку касания ей перпендикулярен
- Видишь угол
переводи его в дугу
Касательная — это «секущая, у которой две точки пересечения слились в одну». Поэтому угол между касательной и хордой подчиняется тому же правилу, что и вписанный угол: половина дуги.
Фраза «равные хорды стягивают равные дуги» ловит на экзамене многих: у каждой хорды две дуги — большая и меньшая, — и без уточнения утверждение ложно.
Как измеряется угол между касательной и хордой, проведённой из точки касания?
Половиной дуги, заключённой внутри этого угла.
Так это спрашивают на экзамене
демоверсии ФИПИНайдите площадь квадрата, описанного около окружности радиуса 7.

Известно, что около четырёхугольника можно описать окружность и что продолжения сторон и четырёхугольника пересекаются в точке . Докажите, что треугольники и подобны.

Касательные в точках и к окружности с центром в точке пересекаются под углом . Найдите угол . Ответ дайте в градусах.

В параллелограмме проведена диагональ . Точка является центром окружности, вписанной в треугольник . Расстояния от точки до точки и прямых и соответственно равны 5, 4 и 3. Найдите площадь параллелограмма .

В прямоугольном треугольнике с прямым углом известны катеты: , . Найдите медиану этого треугольника.

Основание равнобедренного треугольника равно 12. Окружность радиусом 8 с центром вне этого треугольника касается продолжений боковых сторон треугольника и касается основания . Найдите радиус окружности, вписанной в треугольник .

Чему равна градусная мера угла между касательной и хордой , проведённой из точки касания ?
Инфографика










