previous arrow
next arrow
Slider

В четырехугольник можно вписать окружность тогда и только тогда, когда суммы длин его противоположных сторон равны

Анна Малкова

Пусть окружность вписана в четырехугольник АВСD. Докажем, что суммы длин противоположных сторон четырехугольника равны.

Отрезки касательных, проведенных к окружности из точек А, В, С и D, обозначим соответственно а, b, с и d.
Тогда АВ + СD = АD + ВС = а + c = b + d.

Докажем обратное утверждение.
Формулируется оно так: Если суммы длин противоположных сторон четырехугольника равны, то в него можно вписать окружность.

Пусть в четырехугольнике АВСD равны суммы длин противоположных сторон: АВ + СD = АD + ВС. Докажем, что в четырехугольник АВСD можно вписать окружность.

Проведем AO и BO – биссектрисы углов A и B, AO ∩ BO = O.

Точка O равноудалена от сторон AB, BC и AD четырёхугольника АВСD. Окружность с центром О касается сторон АВ, ВС и AD четырехугольника.
Покажем, что окружность с центром в точке O касается также стороны CD, то есть вписана в четырёхугольник ABCD.

Предположим, что это не так, и CD либо не имеет общих точек с окружностью, либо является секущей.

Рассмотрим первый случай. Проведем касательную C_1D_1 параллельно CD. Четырехугольник ABC_1D_1 – описанный вокруг окружности, и для него выполняется равенство:
AB+C_1D_1=AD_1+BC_1.

При этом BC_1=BC-CC_1,\, \, \, AD_1=AD-DD_1.. Получим:

AB+C_1D_1=AD-DD_1+BC-CC_1,
AD+BC-AB=C_1D_1+CC_1+DD_1,

С другой стороны,
AB+CD=AD+BC, поэтому
AD+BC-AB=CD и CD=C_1D_1+CC_1+DD_1.

Получили, что для четырехугольника CDD_1C_1 длина стороны CD равна сумме трех других сторон. Это невозможно. Мы пришли к противоречию. Предположение о том, что CD не имеет общих точек с окружностью, было неверно.

Аналогично доказывается, что CD не может быть секущей к окружности. Значит, CD – касательная к окружности и четырехугольник ABCD – описанный вокруг окружности.

Задача ЕГЭ по теме «Описанный четырехугольник»

В четырёхугольник ABCD вписана окружность, AB=10, CD=16. Найдите периметр четырёхугольника ABCD.

В четырехугольник можно вписать окружность тогда и только тогда, когда суммы длин его противоположных сторон равны. Значит,

AD+BC=AB+DC=10+16=26.
Тогда периметр четырехугольника равен AD\ +\ BC\ +\ AB\ +\ DC\ =26\ \cdot 2=52.