Формули геометрії, яких немає в довідці НМТ
~15 хв · 10 розділів · 13 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + хімія.
Формули планіметрії й стереометрії, яких немає в довідкових матеріалах НМТ: дуга, сектор, властивості вписаних кутів і дотичної, r = S/p, середні лінії, сума кутів многокутника, відстань і пряма на площині, повна поверхня тіл. Відновлюй їх із наявних у довідці формул.
У довідкових матеріалах НМТ є три формули, пов'язані з колом: довжина кола L = 2πR, рівняння кола (x − a)² + (y − b)² = R² і площа круга S = πR². Усе інше — довжину дуги, площу сектора, властивості вписаних і центральних кутів, дотичну — треба знати напам'ять або вміти відновити з формул довжини кола й площі круга.
Довжина дуги
Дуга — це частина кола, що відповідає центральному куту n°. Якщо все коло має довжину 2πR і відповідає куту 360°, то дуга, що відповідає куту n°, становить частку n/360 від цієї довжини:
Якщо кут задано в радіанах (α), формула ще простіша: l = Rα, бо повне коло — це 2π радіан.
Площа сектора
Сектор — це частина круга, обмежена двома радіусами й дугою. Його площа — та сама частка n/360 від площі всього круга:
Останній вираз ½ lR зручний, коли відома довжина дуги, а не кут.
Площа сегмента (профільний рівень)
Сегмент — частина круга, відтята хордою. Для кута, меншого за 180°, площа сегмента дорівнює площі сектора мінус площа трикутника, утвореного двома радіусами й хордою. Це позначено в програмі НМТ як профільний рівень (П), тобто може трапитися в завданнях підвищеної складності.
Приклад
Нехай R = 6, центральний кут 120°. Тоді:
довжина дуги:
l = π · 6 · 120 / 180 = 4πплоща сектора:
S_сект = π · 36 · 120 / 360 = 12π
Центральний і вписаний кути
Центральний кут дорівнює градусній мірі дуги, на яку він спирається. Вписаний кут дорівнює половині цієї дуги. Наприклад, якщо вписаний кут дорівнює 35°, то він спирається на дугу 70°.
Звідси випливають три важливі наслідки:
вписаний кут, що спирається на діаметр, — прямий (90°), бо діаметр стягує дугу 180°
вписані кути, що спираються на ту саму дугу, рівні між собою
вписаний кут удвічі менший за центральний, що спирається на ту саму дугу
Дотична до кола
Дотична — це пряма, що має з колом рівно одну спільну точку. Дві ключові властивості:
дотична перпендикулярна до радіуса, проведеного в точку дотику
відрізки дотичних, проведених з однієї точки до кола, рівні між собою
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Радіус вписаного кола трикутника: r = S/p
У довідці НМТ є формула Герона для площі трикутника, але немає формули радіуса вписаного кола. Її легко вивести: якщо сполучити центр вписаного кола з вершинами трикутника, він розіб'ється на три трикутники, кожен з висотою r. Сума їхніх площ дорівнює площі всього трикутника:
Звідси r = S / p, де p — півпериметр.
Приклад: трикутник зі сторонами 7, 24, 25. За формулою Герона: S = √(28·21·4·3) = √(7056) = 84. Півпериметр p = (7+24+25)/2 = 28. Тоді r = 84/28 = 3.
Формули радіуса описаного кола R = abc/(4S) у довідці НМТ немає: там є лише теорема синусів a/sin α = 2R. Якщо R = abc/(4S) знадобиться, її легко вивести: з S = ½ bc · sin α маємо sin α = 2S/(bc), тоді R = a/(2 sin α) = abc/(4S).
Середня лінія трикутника
Середня лінія трикутника — це відрізок, що сполучає середини двох сторін. Вона паралельна третій стороні й дорівнює її половині. Крім того, середня лінія відтинає трикутник, площа якого дорівнює чверті площі даного (бо коефіцієнт подібності ½, а площі подібних фігур відносяться як квадрат коефіцієнта).
Середня лінія трапеції
Середня лінія трапеції — це відрізок, що сполучає середини бічних сторін. Вона паралельна основам і дорівнює їхній півсумі:
Звідси випливає зручний вираз для площі трапеції: S = m · h. Це допомагає відновити формулу середньої лінії, навіть якщо ти її забув: у довідці є S = (a + b)/2 · h, отже, множник (a + b)/2 — це й є середня лінія.
Сума кутів многокутника
Сума внутрішніх кутів опуклого n-кутника:
Чому саме так? Будь-який опуклий многокутник можна розбити на n − 2 трикутники, провівши діагоналі з однієї вершини. Сума кутів кожного трикутника — 180°, звідси й формула.
Кут правильного n-кутника (усі кути рівні):
Сума зовнішніх кутів (узятих по одному при кожній вершині) завжди дорівнює 360°, незалежно від кількості сторін. Це дає ще один спосіб знайти кількість сторін правильного многокутника: зовнішній кут = 360°/n.
Приклад: правильний шестикутник має суму кутів 180° · (6 − 2) = 720°, а кожен його кут — 720°/6 = 120°. Зовнішній кут — 60°.
Фігура | Формула | Приклад |
|---|---|---|
Вписане коло трикутника | r = S/p | 7, 24, 25 → r = 3 |
Середня лінія трикутника | m = ½ · a | основа 10 → m = 5 |
Середня лінія трапеції | m = (a + b)/2 | основи 4 і 10 → m = 7 |
Сума кутів n-кутника | 180°·(n − 2) | шестикутник → 720° |
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У довідці НМТ є формули відстані між точками й середини відрізка в просторі (три координати). На площині ті самі формули, але без координати z.
Відстань між двома точками
Відстань між точками A(x₁; y₁) і B(x₂; y₂):
Середина відрізка
Координати середини відрізка AB:
Рівняння прямої на площині
Пряму можна задати у вигляді y = kx + b, де k — кутовий коефіцієнт (тангенс кута нахилу), а b — ордината точки перетину прямої з віссю Oy (пряма проходить через точку (0; b)). Загальний вигляд: ax + by + c = 0.
Щоб скласти рівняння прямої через дві точки A(x₁; y₁) і B(x₂; y₂):
Знайди кутовий коефіцієнт:
k = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)Підстав одну з точок у
y = kx + b, щоб знайтиb
Паралельні прямі мають рівні кутові коефіцієнти k. Пряма, паралельна осі Oy, має вигляд x = a — її не можна записати як y = kx + b.
Приклад
Точки A(1; 3) і B(3; 7):
кутовий коефіцієнт:
k = (7 − 3) / (3 − 1) = 4/2 = 2підставляємо A:
3 = 2·1 + b ⇒ b = 1рівняння прямої:
y = 2x + 1відстань:
|AB| = √((3−1)² + (7−3)²) = √(4 + 16) = √20 = 2√5середина:
((1+3)/2; (3+7)/2) = (2; 5)
Рівняння кола
Рівняння кола є в довідці НМТ: (x − a)² + (y − b)² = R². Якщо коло задане діаметром AB, то його центр — середина AB, а радіус — половина |AB|.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У довідці НМТ подано лише формули бічної поверхні. Щоб знайти повну поверхню, треба додати площі основ. Запам'ятай просте правило:
Тіло | Бічна поверхня (у довідці) | Повна поверхня |
|---|---|---|
Призма | S_б = P_осн · H | S_п = S_б + 2S_осн |
Циліндр | S_б = 2πRH | S_п = 2πR(R + H) |
Піраміда | S_б = ½ P_осн · L | S_п = S_б + S_осн |
Конус | S_б = πRL | S_п = πR(R + L) |
Зверни увагу: у призми й циліндра дві основи, тому додаємо 2S_осн; у піраміди й конуса одна основа, тому додаємо S_осн.
Окремі випадки
Куб з ребром
a:S_п = 6a²Прямокутний паралелепіпед з ребрами
a, b, c:S_п = 2(ab + bc + ac)
Приклади
Циліндр: R = 3, H = 5. S_б = 2π·3·5 = 30π. S_осн = π·3² = 9π. S_п = 30π + 2·9π = 48π.
Конус: R = 5, твірна L = 13. S_б = π·5·13 = 65π. S_осн = π·5² = 25π. S_п = 65π + 25π = 90π.
Зрізані тіла (профільний рівень)
Зрізана піраміда й зрізаний конус — це тіла, у яких верхівку відтято площиною, паралельною основі. Їхній об'єм можна знайти як різницю об'ємів повного тіла й відтятої верхівки. Для зрізаного конуса:
де R — радіус нижньої основи, r — радіус верхньої основи, H — висота зрізаного конуса. Ця формула позначена в програмі НМТ як профільний рівень (П), тобто може з'явитися в завданнях підвищеної складності. У довідці її немає — запам'ятай або виводь через різницю об'ємів.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Найкращий спосіб не панікувати на тесті — уміти відновити потрібну формулу з тієї, що є в довідці. Ось кілька прийомів.
Відновлення з довідки
Потрібна формула | Є в довідці | Як відновити |
|---|---|---|
Довжина дуги l | L = 2πR | l = L · n/360 = 2πR · n/360 = πRn/180 |
Площа сектора S_сект | S = πR² | S_сект = S · n/360 = πR² · n/360 |
Середня лінія трапеції m | S = (a + b)/2 · h | m = (a + b)/2 — множник перед h |
r = S/p | Формула Герона для S | Розбити трикутник на 3 з висотою r |
Метод карток
Створи картку для кожної формули: на одному боці — формула, на іншому — мінізадача, яку вона розв'язує. Наприклад:
«l = πRn/180 → дуга кола радіуса 9 при куті 40°»
«180° · (n − 2) → кількість сторін правильного многокутника з кутом 150°»
«S_п = 2πR(R + H) → повна поверхня циліндра R = 3, H = 5»
Контроль за 5 хвилин
Наприкінці підготовки візьми чистий аркуш і за 5 хвилин запиши з пам'яті всі формули з цього уроку. Потім звір із юнітами планіметрії та стереометрії в курсі. Якщо якоїсь немає — повтори її ще раз. Це тренування швидко покаже прогалини.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Приклад 1. Довжина дуги (коротка відповідь)
Умова: Радіус кола дорівнює 9, центральний кут — 40°. Знайди довжину дуги, на яку він спирається. У відповідь запиши l/π.
Розв'язання: l = π · 9 · 40 / 180 = π · 360 / 180 = 2π. Тоді l/π = 2π/π = 2.
Відповідь: 2.
Чому інші варіанти неправильні? Якщо поділити на 360 замість 180, отримаєш 1 — це типова помилка. Якщо обчислити площу сектора π·81·40/360 = 9π, то l/π дасть 9 — але це вже зовсім інша величина.
Приклад 2. Вписаний кут (вибір однієї відповіді)
Умова: Центральний кут ∠AOC дорівнює 130°. Точки B і O лежать по один бік від прямої AC, точка B — на колі. Знайди ∠ABC.
Розв'язання: ∠ABC — вписаний кут, що спирається на ту саму дугу AC, що й центральний кут ∠AOC. Вписаний кут дорівнює половині центрального: 130° : 2 = 65°.
Відповідь: 65°.
Дистрактори: 130° (прирівняли вписаний до центрального), 115° (узяли доповнення до 180°), 50° (різниця 180° − 130°), 260° (подвоїли центральний).
Приклад 3. Середня лінія трапеції (коротка відповідь)
Умова: Середня лінія трапеції дорівнює 11, а одна основа на 6 більша за іншу. Знайди більшу основу.
Розв'язання: Нехай основи a і b, причому a > b. Середня лінія m = (a + b)/2 = 11, отже a + b = 22. За умовою a − b = 6. Додаємо рівняння: 2a = 28 ⇒ a = 14.
Відповідь: 14.
Пастки: 17 (додали 6 до середньої лінії: 11 + 6 = 17) і 8 (менша основа: 22 − 14 = 8).
Приклад 4. Рівняння прямої (вибір однієї відповіді)
Умова: Укажи рівняння прямої, що проходить через точки A(−1; 1) і B(2; 7).
Розв'язання: k = (7 − 1) / (2 − (−1)) = 6 / 3 = 2. Підставляємо точку A: 1 = 2·(−1) + b ⇒ b = 3. Рівняння: y = 2x + 3.
Відповідь: y = 2x + 3.
Дистрактори: y = 0,5x + 1,5 (перевернули k: взяли (x₂ − x₁)/(y₂ − y₁)), y = −2x − 1 (помилка в знаку), y = 2x + 7 (підставили координати B замість b), y = 2x − 1 (неправильний b).
Приклад 5. Кут правильного многокутника (коротка відповідь)
Умова: Кут правильного многокутника дорівнює 150°. Скільки в нього сторін?
Розв'язання (спосіб 1): 180°·(n − 2)/n = 150° ⇒ 180n − 360 = 150n ⇒ 30n = 360 ⇒ n = 12.
Розв'язання (спосіб 2): Зовнішній кут 180° − 150° = 30°. Сума зовнішніх кутів 360°, тому n = 360° / 30° = 12.
Відповідь: 12.
Пастка: 2,4 (поділили 360° на сам кут 150°, а не на зовнішній — дробова кількість сторін одразу сигналізує про помилку).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Довжину дуги рахують за формулою площі сектора або беруть
2πR · n/180замістьπRn/180. Правильно:l = πRn/180— у чисельникуπRn, а не2πRn.Вписаний кут вважають рівним центральному, що спирається на ту саму дугу. Насправді вписаний кут удвічі менший.
Середню лінію трапеції плутають із півсумою бічних сторін або просто сумою основ. Правильно: півсума основ.
Суму кутів многокутника беруть
180° · nзамість180° · (n − 2). Кут правильногоn-кутника плутають із зовнішнім кутом360°/n.У формулі
k = (y₂ − y₁)/(x₂ − x₁)міняють місцями чисельник і знаменник або беруть різниці в різному порядку дляxіy.У повній поверхні циліндра додають лише одну основу, а в конуса — дві. Запам'ятай: призма й циліндр — дві основи; піраміда й конус — одна.
Шукають у довідці НМТ формули зрізаного конуса чи довжини дуги. Їх там немає — треба знати напам'ять або відновити.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Формули з цього уроку перевіряють у кількох темах програми НМТ. Ось де шукати завдання:
Тема програми | Що перевіряють | Формат у демоваріанті |
|---|---|---|
5.2 — Коло | Центральні й вписані кути, дотична | № 15: вибір однієї з п'яти, 0 або 1 бал |
5.3 — Трикутник | Середня лінія, вписане коло (r = S/p) | Може бути в завданнях 1–15 |
5.4 — Чотирикутники | Середня лінія трапеції | № 18: логічні пари, до 3 балів |
5.5 — Многокутники | Правильні многокутники; сума кутів опуклого многокутника (П) | У демоваріанті 2026 не було |
5.6 — Довжини й площі | Довжина дуги, площа сектора | № 15: вибір однієї з п'яти |
5.7 — Координати | Відстань, середина, рівняння прямої | Може бути в завданнях 1–15 |
6.2 — Поверхні тіл | Повна поверхня, зрізані тіла (П) | № 21: коротка відповідь, 0 або 2 бали |
Стратегія
Якщо в завданні тобі потрібна формула, якої немає в довідці, не панікуй. Віднови її з наявної:
дуга — частка
n/360від2πRсектор — та сама частка від
πR²середня лінія трапеції — множник
(a + b)/2у формулі площіS = (a + b)/2 · h
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Як знайти довжину дуги, якщо в довідці є лише довжина кола?
Довжина кола L = 2πR відповідає повному куту 360°. Дуга — це частина кола, тому її довжина дорівнює L · n/360 = 2πR · n/360 = πRn/180. Запам'ятай: у чисельнику πRn, у знаменнику 180.
Чим вписаний кут відрізняється від центрального?
Центральний кут має вершину в центрі кола й дорівнює дузі, на яку спирається. Вписаний кут має вершину на колі й дорівнює половині цієї дуги. Наприклад, якщо центральний кут дорівнює 80°, то вписаний кут, що спирається на ту саму дугу, дорівнює 40°. Вписаний кут, що спирається на діаметр, завжди прямий (90°).
Як скласти рівняння прямої через дві точки?
Спочатку знайди кутовий коефіцієнт: k = (y₂ − y₁)/(x₂ − x₁). Потім підстав одну з точок у рівняння y = kx + b, щоб знайти b. Наприклад, для точок A(−1; 1) і B(2; 7): k = 6/3 = 2, підставляємо A: 1 = 2·(−1) + b ⇒ b = 3, отже y = 2x + 3.
Чому сума кутів многокутника дорівнює 180° · (n − 2)?
Будь-який опуклий многокутник можна розбити на n − 2 трикутники, провівши діагоналі з однієї вершини. Сума кутів кожного трикутника — 180°. Отже, сума кутів многокутника — це (n − 2) · 180°.
Чи потрібно знати формули зрізаного конуса?
Так, але це профільний рівень (П). Формула об'єму зрізаного конуса V = ⅓ πH(R² + Rr + r²) може знадобитися в завданнях підвищеної складності. Її немає в довідці, тому варто запам'ятати або вміти вивести через різницю об'ємів повного конуса й відтятої верхівки.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Довжина дуги:
l = πRn/180; площа сектора:S = πR²n/360— це часткиn/360від довжини кола й площі круга.Вписаний кут дорівнює половині дуги, центральний — усій дузі. Дотична перпендикулярна до радіуса в точці дотику.
Радіус вписаного кола трикутника:
r = S/p.Середня лінія трикутника — половина сторони; середня лінія трапеції — півсума основ:
m = (a + b)/2.Сума кутів опуклого
n-кутника:180° · (n − 2). Сума зовнішніх кутів: 360°.На площині: відстань
d = √((x₂−x₁)² + (y₂−y₁)²), середина((x₁+x₂)/2; (y₁+y₂)/2)— просторові формули безz.Рівняння прямої:
y = kx + b, деk = (y₂−y₁)/(x₂−x₁).Повна поверхня = бічна + основи: призма й циліндр — дві основи, піраміда й конус — одна. Зрізані тіла — профільний рівень.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. До кола з центром O проведено дотичну AB (B — точка дотику). Відстань OA = 10, радіус кола OB = 6. Знайди довжину відрізка AB.
2. Яке з наведених рівнянь є рівнянням прямої, що проходить через точки A(0; −1) і B(4; 7)?
3. Кут правильного многокутника дорівнює 156°. Скільки сторін має цей многокутник?
4. Основи трапеції дорівнюють 7 см і 13 см. Чому дорівнює її середня лінія?
5. У довідці НМТ є формула площі трапеції S = (a + b)/2 · h. Як, спираючись на неї, знайти середню лінію трапеції m?
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 13 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест