Тема ПЛАНИМЕТРИЯ

Счётная планиметрия .07 Счёт площадей, рельсы Евклида, теорема о линолеуме

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела планиметрия
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 61#92051Максимум баллов за задание: 7

В трапеции ABCD  основания BC  и AD  относятся как 1:2.  Пусть K  – середина диагонали AC.  Прямая DK  пересекает сторону AB  в точке L.

а) Докажите, что AL = 2BL.

б) Найдите площадь четырёхугольника BCKL  , если известно, что площадь трапеции ABCD  равна 9.

Показать ответ и решение

а) Заметим, что треугольники TKC  и AKD  равны по трем углам (из параллельности TC  и AD  ) и по одной стороне (AK = KC  ). Значит, AD = TC  и     1
TB =2AD  . Тогда по теореме Фаллеса AL- AD-
LB = TB = 2  .

PIC

б) Заметим, что SABCD = h⋅(AD2+BC)  , где h  — высота трапеции. Значит,

h⋅(AD-+BC-)= h⋅3BC-= 9= 3SABC
     2         2

Отсюда SABC =3  .

Заметим, что

S    = AB-⋅AC-⋅sin-BAC-
 ABC         2

и

       AL-⋅AK-⋅sin-LAK-
SALK =       2

Значит,

SABC-  AB-⋅AC-- AB-  AC-
SAKL = AK ⋅AL = AL ⋅AK = 3

Отсюда SAKL =1  и SBLKC = 2  .

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 62#92074Максимум баллов за задание: 7

Трапеция ABCD  и параллелограмм MBDK  расположены так, что стороны параллелограмма параллельны диагоналям трапеции. Докажите, что площадь серой части равна сумме площадей чёрных частей:

PIC

Замечание. Рисунок для светлой темы!

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Проверять равенство площади сумме площадей фигур довольно сложно, практически всегда удобнее проверять равенство площадей двух отдельных фигур. Как это соображение может помочь в нашей задаче?

Подсказка 2

Путем добавления одного и того же четырехугольника задачу можно свести к доказательству равенства площадей треугольников KMD и ACK. Часто при решении необходимо убирать лишние точки с рисунка, сводя задачу к более простой. Площади какого треугольника на точках A, B, C, D равна площадь треугольника KMD?

Подсказка 3

Несложно показать, что его площадь равна площади DMB, а значит и площади ABD. Как из подобных рассуждений выразить площадь AKC?

Подсказка 4

Она равна площади треугольника ADC. Наконец, осталось проверить равенство площадей треугольников ABD и ACD.

Показать доказательство

Заметим, что с помощью одного и того же четырёхугольника серую часть можно дополнить до треугольника ACK  , а чёрные — до MKD  . Поэтому для доказательства, что площадь серой части равна сумме площадей чёрных частей, достаточно доказать SACK = SMDK  .

Заметим, что так как AC ∥KD  , то SACK = SACD  (у этих треугольников совпадают основания и из-за параллельности равны высоты). Аналогично из BC ∥AD  следует, что SACD =SABD  .

С другой стороны, так как MBDK  параллелограмм, то        SMBDK-
SMDK =    2   =SMDB  . Известно, что AM ∥ BD  , поэтому ещё и SMDB  =SADB.

В итоге мы получили, что SACK =SADB = SMDK.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 63#97175Максимум баллов за задание: 7

Внутри стороны BC  выпуклого четырехугольника ABCD  нашлась такая точка E,  что прямая AE  делит четырёхугольник на две равные по площади части. Какая из вершин четырехугольника находится дальше всех от прямой AE?

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Опустим из точек B, C, D перпендикуляры BB₁, CC₁, DD₁ на AE. В самом деле расстояние от A до AC равно нулю, потому нас интересует максимум из трёх проведённых перпендикуляров. У нас есть условие на равенство площадей треугольника ABE и четырёхугольника ADCE. Как отсюда сравнить отрезки BB₁, CC₁, DD₁?

Подсказка 2

Домножив длины отрезков на AE/2, получим площади треугольников ABE, ACE, ADE. Осталось их сравнить.

Подсказка 3

Площади треугольников ACE и ADE строго меньше площади четырёхугольника ADCE (ведь он является выпуклым). А значит, максимум из трёх площадей — площадь треугольника ABC, а максимум из трёх перпендикуляров — BB₁.

Показать ответ и решение

Опустим перпендикуляры BB  ,CC  ,DD
   1   1   1  на прямую AE.

DD1 ⋅AE =2⋅SADE < 2⋅SADCE =2 ⋅SABE = BB1 ⋅AE

откуда DD1 < BB1.  Аналогично из неравенства 2⋅SACE <2 ⋅SADCE  получаем, что CC1 < BB1.  Поскольку расстояние от точки    A  до прямой AE  равно 0,  получаем, что вершина B  удалена от прямой AE  больше, чем все остальные вершины четырехугольника ABCD.

PIC

Ответ:

Вершина B

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 64#100189Максимум баллов за задание: 7

В квадрате ABCD  отмечены точки E  и F  — середины сторон BC  и CD  соответственно. Отрезки AE  и BF  пересекаются в точке K.  Что больше: площадь треугольника AKF  (введите 1  ) или площадь четырёхугольника KECF  (введите 2  )?

Источники: Муницип - 2022, Ростовская область, 8.5 (см. tasks.olimpiada.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обозначим площадь треугольника AKF x, а площадь четырехугольника FKEC y, а S — площадь всего квадрата. Площади каких фигур дополняют x и y до S, и чему эти площади равны?

Подсказка 2

Верно! Это площади прямоугольных треугольников, которые равны по S/4. Тогда x + y = S/2. Как можно оценить разность x - y?

Подсказка 3

Точно, она равна 2(S/4 - y). А какой знак имеет эта скобка?

Подсказка 4

Сходу сказать, какой знак у S/4 - y не получится. А можно ли найти какую-нибудь фигуру с площадью S/4, которая содержит CEKF или содержится в CEKF?

Показать ответ и решение

Обозначим площадь треугольника AKF  через S,
 1  а площадь четырёхугольника KECF  через S .
 2

PIC

Пусть площадь квадрата равна S,  тогда S1+ S2+ SABE + SADF =S.  Учитывая, что SABE =SADF = S∕4,  получим S1 +S2 = S∕2.  Значит,

S1− S2 = (S∕2− S2)− S2 =2(S∕4 − S2)= 2(SBCF − S2)> 0

Следовательно, S1 > S2.

Ответ: 1

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 65#33396Максимум баллов за задание: 7

Остроугольный треугольник ABC  вписан в окружность ω  с центром О. Окружность, проходящая через точки A,O  и C  , пересекает отрезок BC  в точке P  . Касательные к ω  , проведённые через точки A  и C  , пересекаются в точке T  . Отрезок TP  пересекает сторону AC  в точке K  . Известно, что площади треугольников AP K  и CP K  равны соответственно 6  и 4  .

а) Найдите площадь треугольника ABC  .

б) Пусть дополнительно известно, что            7
∠ABC = arctg 5  . Найдите AC  .

Источники: Физтех - 2021, 11.6 (см. olymp.mipt.ru)

Подсказки к задаче

Пункт а, подсказка 1

Сразу воспользуемся тем, что AT и TC — касательные к ω. Получаем, что углы OCT и OAT - прямые. Что тогда мы можем сказать про окружность, проходящую через A, O, C?

Пункт а, подсказка 2

Да, верно! Эта окружность также проходит через точку T, а отрезок OT является её диаметром. Теперь, чтобы подобраться к точке K, попробуйте посчитать вписанные в данную окружность уголки, обозначив ∠ABC за β.

Пункт а, подсказка 3

Отлично! Мы получили, что ∠TAC = ∠TPC = ∠ABT = ∠ABC = β. Тогда у нас PK || ABC. Значит, треугольники ABC и CPK подобны. Для решения задачи осталось лишь найти коэффициент подобия между ними. Для этого воспользуйтесь последним условием на площади треугольников APK и CPK. Ведь мы знаем, что у них высота из P общая.

Пункт б, подсказка 1

Ещё из пункта а) мы знаем, что ∠APK = ∠KPC и отношение AK к KC. Тогда воспользуемся свойством биссектрисы для PK. А также у нас есть новое условие на β. Раз мы знаем, что tgβ = 7/5, то легко можем найти sin2β или cos2β.

Пункт б, подсказка 2

В треугольнике APC мы знаем cos∠APC = cos2β и отношение AP к PC. Если бы мы знали хоть одну из сторон AP и PC, то мы бы легко нашли AC через теорему косинусов. Попробуйте выразить площадь треугольника APC двумя способами и найти оттуда AP.

Пункт б, подсказка 3

Пользуясь условием на площади треугольников APK и CPK, получаем, что площадь APC равна 10. С другой стороны, эта же величина равна sin∠APC*AP*PC/2. Осталось лишь всё выразить и досчитать.

Показать ответ и решение

PIC

a) Так как прямые TC  и TA  - касательные к ω  , они перпендикулярны радиусам, проведённым в точки касания, и ∠OCT  =∠OAT = 90∘ . Отсюда следует, что точки A  и C  лежат на окружности с диаметром OT  (назовём эту окружность Ω  ). На этой же окружности лежит точка P  , поскольку она лежит на окружности, проходящей через точки A,O,C  . Обозначим ∠ABC = β  . Тогда по свойству угла между хордой и касательной получаем, что ∠TAC = β  . Далее, ∠T PC =∠T AC =β  (углы, вписанные в окружность Ω  ). Из того, что ∠TPC = ∠ABC  , следует, что AB ∥PT  .

Так как у треугольников APK  и CPK  общая высота, проведённая из вершины P  , их площади относятся как основания, т.е. CK :AK = S△CPK :S△APK = 4:6 =2 :3  . Треугольники ABC  и KP C  подобны, поскольку PK ∥AB  , и коэффициент подобия k  равен CAKC= AK+CKKC- = 1+ ACKK-= 52  . Но тогда SABC =  k2⋅S△CPK = (52)2⋅4= 25

б) Поскольку ∠ABC  острый, то ∠AOC = 2∠ABC = 2β  (центральный угол вдвое больше вписанного), ∠AP C =∠AOC  =2β  (вписанные в Ω  углы, опирающиеся на одну дугу). Следовательно, PK− биссектриса треугольника ACP  (также можно заметить, что ∠T PA= ∠TCA = ∠ABC = β  , как вписанные и как угол между касательной и хордой соответственно). Биссектриса треугольника делит противоположную сторону пропорционально двум другим сторонам, поэтому CP :AP = CK :AK = 2:3  . Пусть CP = 2y  ; тогда AP = 3y

Из дополнительного условия β = arctg 7
       5  . Следовательно,

      cos2β  cos2 β− sin2β  1− tg2β   1− (7)2   12
cos2β =--1--= cos2-β+-sin2β = 1+-tg2β-= 1+-(57)2 = −37
                  ∘(-----)-(-----)  ∘ -5---
sin2β = ∘1-− cos22β = 1 + 12 1− 12 =   49⋅25= 35.
                       37      37      372   37

Площадь треугольника ACP  равна 1              1       35-  105-2
2 ⋅CP ⋅AP sin2β = 2 ⋅2y⋅3y ⋅37 = 37 y  , откуда получаем 105y2
 37 = 10  ,  2  74-
y = 21  . По теореме косинусов из треугольника APC  находим, что AC2 = (2y)2+ (3y)2− 2 ⋅2y⋅3y⋅cos2β =           12  625y2   625⋅74
13y2+ 12y2⋅37 =--37- = 37⋅21  , откуда окончательно получаем      25√2
AC = -√21-  .

Ответ:

 a)25, b)2√5√2
        21

Критерии оценки

Решён пункт а) – 4 балла;

частичные продвижения за пункт а):

доказано, что 𝑃𝐾 ‖ 𝐴𝐵 – 2 балла;

доказано, что четырёхугольник 𝐴𝑂𝐶𝑇 вписанный – 1 балл (не суммируется с вышеуказанными 2 баллами).

Решён пункт б) – 3 балла;

частичные продвижения за пункт б):

доказано, что 𝑃𝐾 – биссектриса треугольника 𝐴𝑃 𝐶 – 1 балл.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 66#38645Максимум баллов за задание: 7

В треугольнике ABC  биссектрисы AL  и BK  пересекаются в точке I  . Известно, что площадь треугольника ABI  равна 30, площадь треугольника AKI  равна 8, а AB :BC =2 :3  . Найдите площадь четырёхугольника CKIL  .

Источники: ВСОШ - 2021, школьный этап, 10 класс

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам дано много отношений и две площади. Опытные геометры знают, что при таком условии, надо решать задачу через счет площадей и их отношений. Вот только с чего начать, аж глаза разбегаются… Ну давайте, вспомнив свойство биссектрисы, поймем чему равна площадь CKI?

Подсказка 2

Площади треугольников AIK и CIK относятся как отношение AK и KC, а оно в свою очередь, по свойству биссектрисы, равно AB/BC. Значит, площади AIK и CIK относятся как 2/3. Значит, площадь CIK равна 12. Так, ну это уже что-то. Чтобы найти площадь CIL, надо понять чему равно отношение CIL и ILB, а также найти площадь треугольника CIB. Ого! Но мы ведь ее знаем!

Подсказка 3

Отношение площадей треугольников AIB и CIB равно отношению AK/KC, но ведь мы его знаем. И площадь AIB мы знаем. Значит, площадь CIB равна 45. Осталось найти отношение CIL и ILB, но ведь оно равно CL/LB, которое равно отношению AIB и AIC = 2/3. Ура! Все найдено, а значит, осталось посчитать площадь CIL и получить ответ!

Показать ответ и решение

Заметим, что площади треугольников AKI  и CKI  относятся, как AK  к CK  (ведь S    = 1r⋅AK,S    = 1r⋅KC
 AKI   2      CKI   2  ). Отрезки  AK  к CK  , в свою очередь, по свойству биссектрисы, относятся, как AB  к BC  , то есть, 2 :3  . Тогда        3
SCKI = 2SAKI = 12  . Таким образом, SACI =SAKI +SCKI = 20  .

Поймём теперь, что AC :AB =SACI :SABI = 20 :30 =2 :3  . Это значит, что SABI :SCBI = AB :BC = 2:3  и       3
SBCI = 2 ⋅30= 45  . Также: SCLI :SBLI =AC :BC = = 2:3  и       2
SCLI = 5 ⋅SSBI =18.  Итого, SCKIL = SCKI + SCIL = 12+ 18 =30.

PIC

Ответ: 30

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 67#79897Максимум баллов за задание: 7

В треугольнике ABC  на сторонах AB  и AC  выбраны точки D  и E  соответственно так, что AD :DB = 2:1  и AE :EC =3 :1.  Пусть отрезки BE  и CD  пересекаются в точке F.  Найти площадь треугольника ABC  , если площадь четырехугольника ADF E  равна SADFE = 7.

Источники: САММАТ - 2021, 11.3 (см. sammat.samgtu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Из условия задачи нам известна площадь четырёхугольника. А найти нужно площадь ABC. Идея попробовать выразить площадь треугольника через четырёхугольник, наверное, не очень хорошая. Но тогда какую часто встречающуюся идею здесь можно применить?

Подсказка 2

Верно, можно же найти какую часть от всего треугольника составляет четырёхугольник. Тогда и задача будет решена. Что теперь для этого нужно сделать? Понятно, что напрямую мы не найдём это.

Подсказка 3

Да, найдём это отношение как разность. Из всего треугольника вычтем маленькие треугольники. Осталось только найти, какую они составляют часть. Найти отношение для площадей BCE и BCD не составляет труда. Остался треугольник CFB. Для этого нам надо знать отношение EF к FB или CF к FD. О какой теореме здесь можно вспомнить?

Подсказка 4

Верно, можно вычислить это отношение через теорему Менелая. Теперь осталось только посчитать, какую часть составляет четырёхугольник, и победа!

Показать ответ и решение

Проведем в треугольнике ABC  отрезки BE  и CD,  пусть они пересекаются в точке F.  Пусть также площадь треугольника △ABC  равна S.

PIC

Треугольники △ABC  и △BCD  имеют общую высоту, проведенную из вершины C,  поэтому их площади относятся как отношение оснований AB  и BD :

S        AB   AD + BD      AD
S△△ABBCCD- = BD-= --BD----= 1+ BD-= 1+ 2=3,

поэтому площадь треугольника △BCD  равна

S△BCD  = 1 S
        3

Треугольники △ABC  и △BCE  имеют общую высоту, проведенную из вершины B,  поэтому их площади относятся как отношение оснований:

S△ABC-  AC-  AE-+-CE      AE-
S△BCE = CE =    CE   = 1+ CE = 1+3 =4

поэтому площадь треугольника △BCE  равна

        1
S△BCE = 4S

Найдем, в каком отношении точка F  делит отрезок CD.  Для этого запишем теорему Менелая для треугольника △ACD  и секущей CD :

AE   CF  DB
EC- ⋅FD-⋅BA-= 1

31 ⋅ CFFD ⋅ 11+2-= 1

CF-= 1
FD

т.е. CF = FD.  Тогда CF =F D= 1CD.
         2  Треугольники △BCD  и △BCF  имеют общую высоту, проведенную из вершины B,  поэтому их площади относятся как отношение оснований:

S△BCD-  CD-  CF-+-FD-
S△BCF = CF =   CF    = 1+1 =2,

поэтому площадь треугольника △BCF  равна

S△BCF = 12S△BCD = 16S

Но тогда площади треугольников △BDF  и △CEF  равны

S△BDF = S△BCD − S△BCF = 1S− 1S = 1S
                        3   6    6

S     = S     − S    = 1S − 1S = 1-S
 △CEF    △BCE   △BCF   4    6   12

Таким образом, площадь четырехугольника ADF E  равна разности площадей

                                 1    1   1-   -7
SADFE =S△ABC − S△BCF − S△CEF = S −6 S− 6S− 12S = 12S =7

откуда следует, что искомая площадь S  треугольника △ABC  равна   12
7⋅ 7 = 12.

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 68#94763Максимум баллов за задание: 7

На плоскости нарисован равносторонний треугольник и три окружности с центрами в его вершинах, причём радиус каждой из окружностей меньше высоты треугольника. Точка плоскости красится в жёлтый цвет, если она лежит внутри ровно одной из окружностей; в зелёный, если внутри ровно двух; в синий, если внутри всех трёх:

PIC

Оказалось, что жёлтая площадь равна 1000 , зелёная 100 , а синяя — 1 . Что больше: сторона треугольника или суммарная длина зелёных отрезков, лежащих на сторонах треугольника?

Источники: ФЕ - 2021, 11.6 (см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам дали площади всех частей. Давайте попробуем выразить с их помощью площадь треугольника, ведь тогда сможем найти его сторону!

Подсказка 2

Жёлтую площадь внутри треугольника так просто не найти... Но зато сможем найти площади частей кругов, лежащих внутри треугольника (если найдём сумму площадей всех кругов), а потом вычтем лишние площади. Стоит заметить, что картинка симметричная, поэтому зелёные площади делятся сторонами треугольника пополам!

Подсказка 3

Отлично, площади треугольника и его сторону (он ведь равносторонний) нашли! Осталось её сравнить с суммой длин отрезков. Попробуйте выразить длины всех зелёных отрезков при помощи стороны треугольника и радиусов окружностей. И сравнить их сумму со стороной треугольника.

Подсказка 4

У вас наверняка получилось сравнение r₁ + r₂ + r₃ V 2a (V - неизвестный знак). Сумму радиусов мы не знаем, но что мы можем найти из известной нам суммы площадей кругов? А при помощи какого неравенства можно перейти к этому?

Подсказка 5

Из суммы площадей кругов мы знаем сумму квадратов радиусов! А какое неравенство связывает сумму чисел и сумму их квадратов? Тогда что будет больше?

Подсказка 6

Поможет неравенство о среднем арифметическом и средним квадратическим или неравенство КБШ (Коши-Буняковского-Шварца)! Остаётся только подставить числа и проверить, действительно ли (2а)² > 3(r₁² + r₂² + r₃²).

Показать ответ и решение

Сумма площадей трёх кругов равна 1000+ 2⋅100 +3⋅1= 1203  ; сумма площадей трёх «линз» равна 100+ 3⋅1= 103  («линза» - это пересечение двух кругов). Площадь треугольника равна S1− S2+S3  , где

S1 =1203∕6  — сумма площадей трёх 60-градусных секторов,

S2 =103∕2  — сумма площадей половинок трёх «линз», лежащих внутри треугольника; S3 = 1  — площадь синей области.

Действительно, при таком подсчёте каждая жёлтая область внутри треугольника посчитана 1 раз, каждая зелёная: 2− 1=1  раз, синяя область: 3− 3+1 =1  раз.

Итого получаем, что площадь треугольника равна 1203  103     1203−309+6  900
 6 −  2 + 1=    6    =  6 = 150  .

Пусть r1,r2,r3  — радиусы окружностей, a  — сторона треугольника. Тогда √3 2
-4 a = 150.  Докажем, что

(r1 +r2− a)+(r2+r3− a)+(r3+r1− a)< a,

то есть

r1+ r2+ r3 < 2a.

По неравенству Коши-Буняковского-Шварца

          2   (2   2   2)
(r1+r2+ r3) ≤ 3 r1 +r2 + r3 ,

так что остаётся доказать, что

∘ 3⋅1203   ∘-4-----
  --π---< 2  √3 ⋅150

Возведём обе части в квадрат и домножим их на π√-
 3  , после чего применим цепочку очевидных неравенств

1203√3-< 1203⋅2= 2406 <2480= 800 ⋅3,1< 800π
Ответ: сторона

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 69#94775Максимум баллов за задание: 7

Серединный перпендикуляр к боковой стороне AC  равнобедренного треугольника ABC  пересекает боковую сторону AB  в точке L  , а продолжение основания — в точке K  . Найдите углы треугольника ABC  , если известно, что треугольники ALC  и KBL  равновелики.

Источники: Бельчонок - 2021, 11.3 (см. dovuz.sfu-kras.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть M — середина АС. Тогда KM — серединный перпендикуляр к АС, что из этого следует? И нас просили найти углы АВС, тогда давайте обозначим ∠ACB = α и посчитаем остальные.

Подсказка 2

Да, AK = CK! Чем являются KL и KM? Что тогда можем записать? Условием про серпер воспользовались, теперь нужно использовать равенство площадей... Треугольники не связаны друг с другом, ничего общего у них нет... Тогда стоит поискать ещё равновеликие треугольники и заменить площадь(-и) △ALC или △KBL на какую-то другую или выразить её через другую. И сделать это так, чтобы у новой пары треугольников было что-то общее.

Подсказка 3

KL и KM — биссектрисы, тогда можно записать равенство отношений! А с площадями воспользуйтесь CM = MA. И запишите, какие произведения равны из равенства площадей. Ну и раз уж мы с отношениями работаем — видите подобные треугольники на картинке?

Подсказка 4

Ага, △ABC ~ △KAC! И из этого мы получаем ещё одно равенство отношений. Но даже если посмотреть на все полученные до этого равенства, мы не сможем сделать какой-то вывод, который поможет решить задачу... И всем, что есть на картинке, мы уже воспользовались. Или нет? Какие теоремы нам помогают, когда хотим найти отношение?

Подсказка 5

Теорема Фалеса (обобщённая), Чевы, Менелая... Какая тут поможет? Можно воспользоваться ей или же сделать доп. построение — провести через M среднюю линию △ABC. Так мы сами создадим пару параллельных прямых для теоремы Фалеса!

Подсказка 6

Менелая можно было применить, к примеру, для △ABC и секущей ML. Фалес помогал для секущих KM и KN. Остаётся только воспользоваться всеми найденными соотношениями и заметить что-то хорошее. Попробуйте выразить через них АВ и KB. А дальше останется только простой счёт углов!

Показать ответ и решение

Пусть M  и N  — середины отрезков AC  и BC  соответственно, α = ∠ABC  . Тогда MN  — средняя линия треугольника ABC, MN ∥AB  . Поскольку точка K  лежит на серединном перпендикуляре в AC  , отрезки KA  и KC  равны, откуда ∠KAC  =∠KCA  = α  .

PIC

В силу условия

    SKBL   KL ⋅LB   LB     LM
2 = SAML-= LM-⋅AL-⇔ AL-= 2⋅KL-.

Так как KL  — биссектриса треугольника AKB  , мы получим

LB-= KB-.
AL   AK

Кроме того,

2⋅ LM = 2⋅ BN-= BC-.
   KL     KB   KB

Тогда из этих двух соотношений

KB-  KB-   LB-    LM-  BC-     2
CK = AK  = AL = 2⋅KL = KB  ⇒ KB  =BC ⋅CK.

Треугольники ABC  и KAC  подобны по двум углам, откуда

CK    AB
AB- = BC-⇒ AB2 =BC ⋅CK

Поэтому KB  =AB  , то есть треугольник ABK  равнобедренный. Заметим, что

∠BAK = ∠CAK − ∠CAB = α− (180∘− 2α)= 3α − 180∘,∠AKB = 180∘− 2α.

Мы получаем       ∘     ∘
3α− 180 =180 − 2α  , откуда      ∘
α =72 . Таким образом, углы ABC  и ACB  равны  ∘
72 , а угол BAC  равен 36∘ .

Ответ:

 36∘,72∘,72∘

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 70#95207Максимум баллов за задание: 7

Функция y =f(x)  определена на множестве (0,+∞ )  и принимает на нем положительные значения. Известно, что для любых точек  A  и B  на графике функции площади треугольника AOB  и трапеции ABHBHA  равны между собой (HA,HB  — основания перпендикуляров, опущенных из точек A  и B  на ось абсцисс; O  — начало координат).

Найдите все такие функции. Решение обоснуйте.

Источники: Межвед - 2021, 11.2 (см. v-olymp.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте отметим точку пересечения OB и AH(a). Можно ли из равенства площадей в условии перейти к другому, которое более удобно исследовать?

Подсказка 2

Обратите внимание на то, что у фигур из условия есть общие части. Это значит, что оставшиеся от них части равновелики. Но тогда снова придётся считать площадь трапеции... нельзя ли перейти к равновеликим треугольникам?

Подсказка 3

Треугольники AOH(a) и BOH(b) равновеликие! А чему же равна их площадь? Понятно, что она зависит от абцисс точек A и B.

Подсказка 4

Если абциссы равны x и t соответственно, то получаем равенство x * f(x) = t * f(t). Осталось лишь понять, какие же фукнции нам подходят ;)

Показать ответ и решение

Пусть M  — точка пересечения отрезков OB  и AH
  A  .

PIC

Так как площади треугольника AOB  и трапеции ABHBHA  равны между собой, то площади треугольников AMO  и трапеции MBHBHA  также равны между собой. Отсюда следует, что равны и площади треугольников AOHA  и BOHB  .

Пусть абсциссы точек HA  и HB  равны x  и t  соответственно. Тогда имеем равенство

x⋅f(x)= t⋅f(t)

При каждом возможном t> 0  получаем

f(x)= c, c>0
     x
Ответ:

 f(x)= c,c >0
      x

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 71#97981Максимум баллов за задание: 7

Директор школы, завхоз и родительский комитет, не договорившись друг с другом, купили по ковру для школьного актового зала размером 10×10.  Подумав, что же делать, они решили положить все три ковра так, как показано на картинке: первый ковёр 6× 8  — в один угол, второй ковёр 6 ×6  — в противоположный угол и третий ковёр 5×7  — в один из оставшихся углов (все размеры указаны в метрах). Найдите площадь части зала, накрытой коврами в три слоя (ответ дайте в квадратных метрах).

PIC

Показать ответ и решение

Все размеры будем считать в метрах, а площадь — в квадратных метрах. Посмотрим на перекрытие второго и третьего ковров. Это будет прямоугольник 5× 3  ( 5 по горизонтали, 3 по вертикали), прилегающий к правой стороне квадратной комнаты, 4 — расстояние от верхней стороны, 3 — от нижней.

PIC

С первым ковром этот прямоугольник пересекается по горизонтали между 5-м и 8-м метрами от левой стороны квадратной комнаты, по вертикали — между 4-м и 6-м метрами от верхней стороны. В итоге получается прямоугольник 2×3  , площадь которого равна 6.

Ответ: 6

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 72#97985Максимум баллов за задание: 7

Прямоугольную полоску длины 16  разрезали на две полоски длин 9  и 7.  Эти две полоски положили на стол так, как показано на рисунке. Известно, что площадь части стола, покрытой только левой полоской, равна 27,  а площадь части стола, покрытой только правой полоской, равна 18.  Найдите площадь части стола, покрытой обеими полосками.

PIC

Показать ответ и решение

Поскольку у двух получившихся полосок ширина одинакова, их площади относятся как их длины, т.е. 9 :7  . Обозначим через S  площадь, покрытую обеими полосками. Тогда

27+ S   9
18+-S = 7

7 ⋅(27+ S)= 9⋅(18+ S)

Решая это линейное уравнение, получаем S =13,5.

Варианты правильных ответов:
  1. 13,5
  2. 13.5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 73#100185Максимум баллов за задание: 7

Дан прямоугольник ABCD.  Прямая, проходящая через вершину A  и точку K  на стороне BC,  делит весь прямоугольник на две части, площадь одной из которых в 5  раз меньше площади другой. Найдите длину отрезка KC  , если AD =60.

Источники: Муницип, 2021, 8.2, Москва (см. vos.olimpiada.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Попробуем провести через точку K прямую, параллельную стороне прямоугольника ABCD. Отношения площадей каких фигур можно найти?

Подсказка 2

Верно! Если площадь треугольника ABK равна S, то можно выразить площади двух прямоугольников, на которые разбивает наша параллельная прямая исходный прямоугольник. А как еще можно найти отношение их площадей?

Подсказка 3

Конечно! Из формулы получаем, что отношение площадей этих прямоугольников равно отношению сторон BK и CK. Как теперь найти нужный отрезок?

Показать ответ и решение

PIC

Проведём через K  прямую, параллельную AB.  Пусть она пересекает сторону AD  в точке L,  тогда ABKL  и DCKL  — прямоугольники. Пусть SABK = S,  тогда SKLA =S.  Очевидно, что SAKCD =5S  и SLKCD = 5S− S = 4S.

Отношение площадей прямоугольников ABKL  и DCKL  с общей стороной KL  равно отношению сторон BK  и CK.  Следовательно, BCKK- = 24SS = 12,  откуда получаем KC = 23 ⋅BC = 23 ⋅60= 40.

Ответ: 40

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 74#103183Максимум баллов за задание: 7

В ромб ABCD  вписана окружность ω  с центром O.  Точки P  и Q  выбраны на сторонах BC  и CD  соответственно таким образом, что P Q  касается ω  в точке L.  Обозначим точку касания ω  со стороной CD  через K.  Докажите, что площадь треугольника PQD  равна площади четырёхугольника OLQK.

Источники: Турнир Ломоносова - 2020, 11.2 (см. turlom.olimpiada.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обозначим за M и N пересечение отрезков OL и OK с DP. С площадью четырёхугольника не так легко работать, да и нужные нам фигуры имеют общую часть. К какому тогда равенству площадей хочется перейти?

Подсказка 2

S(PML) + S(NKD) = S(OMN). А что интересного можно сказать про окружность, которая вписана в ромб?

Подсказка 3

Точка O — середина BD. Мы работаем с равенством площадей внутри четырёхугольника BPQD. Но задействована не вся его площадь. Быть может, какие-то площади можно "переложить"?

Подсказка 4

Проведите PO. Что можно сказать об образовавшемся треугольнике BPO?

Подсказка 5

PO --медиана треугольника BPD. А факт мы знаем про медиану? ;)

Показать доказательство

Для начала заметим, что центр вписанной окружности ромба совпадает с центром самого ромба, а значит, является серединой диагонали BD  . Теперь отметим точки пересечения отрезков OL  и OK  с отрезком DP  : точки M  и N  соответственно. Тогда вычитая из обеих площадей площадь пятиугольника NMLQK,  получаем, что нужное нам равенство площадей эквивалентно равенству

SPML + SNKD = SOMN

PIC

Добавим теперь к обеим частям равенства площади треугольников OP M  и OND  . Получим, что теперь наше равенство выглядит следующим образом

SOPL+ SOKD = SOPD

PIC

Теперь отметим точку R  касания вписанной в ромб окружности со стороной BC  . В силу симметрии относительно диагонали AC  треугольники OKD  и ORB  равны. А в силу симметрии касательных относительно прямой OP  равны треугольники OPL  и OP R  (OP  , очевидно, является биссектрисой угла между касательными, и PR = PL  ). Тогда наше равенство переходит в следующее:

S    = S   + S    = S   + S    =S
 OPD    OPL   OKD    OPR   ORB   OBP

PIC

Но площади этих треугольников равны, так как медиана треугольника BP D  делит его на два равновеликих.

PIC

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 75#109927Максимум баллов за задание: 7

В описанном пятиугольнике ABCDE  даны длины сторон

AB =10, BC = 9, CD = 11, DE =8, EA= 12.

Диагонали AC  и BE  пересекаются в точке M.  Найдите отношение площадей треугольников AMD  и BMD.

Источники: ИТМО - 2020, 11.6 (см. olymp.itmo.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Рассмотрим вписанную окружность и ее точку касания со стороной AB, пусть F. Что мы можем сказать о положении точки M?

Подсказка 2

Точка M лежит на отрезке DF. Тогда как можем выразить отношение площадей через какие-то составляющие?

Подсказка 3

Находим равные площади, выражаем искомые площади как разности площадей нескольких фигур. Из этого приводим отношение площадей к отношению сторон. Каких?

Подсказка 4

Нужно найти отношение AF/BF. Можем найти его, например, пользуясь некоторыми соображениями относительно периметра/полупериметра, длин остальных сторон. Выражаем через уже известные стороны и получаем ответ.

Показать ответ и решение

Обозначим точку касания вписанной окружности и стороны AB  за X.  Тогда точка M  лежит на отрезке DX.  Это следует, например, из теоремы Брианшона (которая гласит, что главные диагонали описанного шестиугольника пересекаются в одной точке) для вырожденного шестиугольника AXBCDE.

PIC

Тогда

S       S    − S      AX
SABMMDD- = SABDDXX-− SABMMXX-= BX-,

поскольку

SADX-= SAMX-= AX-.
SBDX   SBMX   BX

Обозначим отрезки касания, прилегающие к вершине A  за a  , к вершине B  — за b  и т.д., а полупериметр пятиугольника за p.  Тогда

AX-  a   a+b+-c+-d+-e− (b+-c)−-(d+e) p-− BC-−-ED  8
BX = b = a+b+ c+ d+ e− (c+ d)− (a+e) = p− CD − AE = 2 =4.
Ответ: 4

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 76#68256Максимум баллов за задание: 7

В равнобедренном треугольнике ABC  на высоте BH  , которая в полтора раза больше основания AC  , как на диаметре, построена окружность, пересекающая боковую сторону BC  в точке F  . Каково отношение площади треугольника FCH  к площади треугольника ABC?  Какая часть площади треугольника ABC  находится внутри окружности?

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Так как наша окружность построена на BH как на диаметре, то ∠BFH=90°. Тогда в прямоугольном треугольнике BHC проведена высота HF, а в такой картинке возникает много подобных треугольников...

Подсказка 2

Если обозначить AC за 2a, BF за y, FC за x, то AH=HC=a, BH=3a. Из подобия треугольников BFH, FHC и BHC получаем, что 9a²=y(x+y) и a²=x(y+x) => y=9x. Как нам найти отношение площадей FCH и ABC, если у них есть общий угол?

Подсказка 3

Из формулы площади треугольника через стороны и синус угла между ними можно понять, что S(FCH)/S(ABC) = (CF*CH)/(CB*CA) = (y*a)/(2a*(x+y)) = 1/20. А можно ли как-то выразить x через a?

Подсказка 4

Можно! С помощью теоремы Пифагора для треугольника BHC. Получаем, что a=x * √10. Теперь мы можем выразить все отрезки на картинке через a. Чтобы узнать, какая часть площади треугольника находится внутри окружности, необходимо выразить площадь секторов HOF и HOP (где О- центр нашей окружности). А для этого нам необходимо знак угол HOF (HOF=HOP). Как его можно найти?

Подсказка 5

Можно воспользоваться теоремой косинусов для треугольника HOF, благо OF=OH=1,5a. После этого останется найти синус, и задача убита, ведь площади треугольников BOF и BOP это половинки площади треугольника BFH и BPH (FO и PO- медианы).

Показать ответ и решение

PIC

Введем обозначения: по условию высота BH  в полтора раза больше основания AC  , тогда пусть BH  =3a, HC = HA = a, BF = y  и FC = x  . Поскольку угол BF H  — прямой(опирается на диаметр), то △F HC ∼ △BHC, △BF H ∼ △BHC  , тогда из отношений подобных сторон имеем

{
  FHCC-= HBCC-
  BBFH-= BBHC-

{
  a2 = x(y+ x),
  9a2 =y(x+ y)

=⇒  y =9x

Из отношения площадей треугольников FCH  и ABC  с общим углом HCF  находим ответ на первый вопрос:

SFCH      12 ⋅a⋅x⋅sin∠HCF
SABC-= 1⋅(x+-y)⋅2a⋅sin∠HCF--=
       2

= ---x-- = 1-
  2(x+ y)   20

По теореме Пифагора для треугольника BHC  выразим x  через a:

 2    2     2          -a-
a + 9a = 100x   =⇒   x= √10.

Пусть O  — центр окружности, описанной вокруг треугольника BHF  . Обозначим α= ∠HOF  . Тогда по теореме косинусов для треугольника BOF  , в котором

∠BOF = 180∘− α  и BO = OF = 3a2-  как радиусы:

BF2 = BO2 +OF 2− 2BO⋅OF ⋅cos∠BOF

( 9a )2    ( 3a)2     9a2                 4            3
  √10  = 2⋅  2-  +2 ⋅4--cosα  =⇒   cosα = 5  =⇒  sinα= 5.

Обозначим площадь сектора HOF  через S1  . Тогда по формуле кругового сектора

         2
S1 = 1⋅ 9a-⋅arcsin 3
     2  4       5

Пусть P  — точка пересечения окружности и стороны AB  . Тогда внутри окружности, в силу симметрии, два таких сектора равной площади: HOF  и HOP  . Кроме того, внутри окружности два треугольника одинаковой площади: SBOP = SBOF =S2  . Теперь найдем S2

S2 = 1 ⋅ 9a2-sinα= 27a2
    2   4       40

Тогда ответ на второй вопрос будет следующий:

           2(9a2⋅arcsin 3+ 27a2)
2-(S1+-S2)= ---8-----2-5--40--=
  SABC             3a

  3(     3   3)
= 4  arcsin5 + 5
Ответ:

-1; 3(arcsin3+ 3)
20  4     5  5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 77#100846Максимум баллов за задание: 7

В четырёхугольнике ABCD  диагонали пересекаются в точке O  . Известно, что S    = S    = 3,BC = 3√2,cos∠ADC  = √3-
 ABO    CDO   2                    10  . Найдите синус угла между диагоналями этого четырёхугольника, если его площадь принимает наименьшее возможное значение при данных условиях.

Показать ответ и решение

Докажем, что четырехугольник ABCD  — параллелограмм. Пусть x ,x,y ,y
 1  2 1 2  — отрезки, на которые диагонали делятся их точкой пересечения. Обозначим угол между диагоналями через a  .

PIC

По условию площади треугольников ABO  и CDO  равны, то есть

1         1
2x1y2sin a= 2x2y1sin a

Отсюда

x1 = y1,
x2   y2

и, следовательно, треугольники BOC  и AOD  подобны по первому признаку подобия: две стороны ( x1  и y1  ) треугольника BOC  пропорциональны двум сторонам ( x2  и y2  ) треугольника AOD  , а углы, образованные этими сторонами ( ∠BOC  и ∠AOD  ), равны. Пусть k = x1 = y1
   x2   y2  — коэффициент подобия треугольников BOC  и AOD  . Обозначим через S  площади треугольников ABO  и CDO  (по условию S = 3
   2  ). Тогда SBOC = k⋅S  и SAOD = S∕k  . В итоге, площадь четырехугольника ABCD  может быть представлена в виде:

                                      (    1)
SABCD = SAOD+ SCDO +SBOC + SABO =2S +S  k+ k

Известно, что для k> 0  минимальное значение выражения     1
k +k  достигается при k= 1  . Значит, x1 = x2  и y1 = y2  , то есть диагонали четырехугольника точкой пересечения делятся пополам, поэтому ABCD  — параллелограмм. Его площадь SABCD = 4S = 6  .

Для нахождения синуса угла между диагоналями воспользуемся тем, что площадь четырехугольника равна половине произведения диагоналей на синус угла между ними:

SABCD = 1⋅AC ⋅BD ⋅sin a= 2SABCD-
        2              AC ⋅BD

Чтобы найти длины диагоналей, вычислим сторону CD  , записав формулу для площади параллелограмма

SABCD = 4S = AD ⋅CD ⋅sin∠ADC

CD = -----4S----- = ---∘-4⋅ 32----= 2√5
     AD ⋅sin∠ADC    3√2- 1− (√3-)2
                            10

Теперь найдем диагонали AC  и BD  по теореме косинусов из треугольников ADC  и BCD  :

AC = ∘AD2-+-CD2-− 2-⋅AD-⋅CD-⋅cos∠ADC-=√2-
     ∘----------------------------  √--
BD =  AD2 + CD2+ 2⋅AD ⋅CD ⋅cos∠ADC =  74

Подставив найденные значения в соотношение (1), получим       √6-
sina =  37  .

Ответ:

√-6-
  37

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 78#46041Максимум баллов за задание: 7

В треугольнике ABC,  площадь которого равна 20,  проведена медиана CD.  Найдите радиус окружности, описанной около треугольника ABC,  если известно, что      √--
AC =  41,  а центр окружности, вписанной в треугольник ACD,  лежит на окружности, описанной около треугольника BCD.

Источники: Ломоносов-2018, 11.8 (см. olymp.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сначала обозначим центр вписанной окружности △ACD как точку I. Тогда по условию BDIC — вписанный. Можем ли мы что-то сказать про углы BDIC? Например, угол DIC образован биссектрисами, он должен хорошо считаться через углы △ABC.

Подсказка 2

Конечно, он равен 90 + ∠A/2 (это несложно доказывается через сумму углов треугольника). Тогда, пользуясь свойством вписанного ч/у мы можем посчитать ∠B, он будет равен 90 - ∠A/2. Посчитаем для интереса оставшийся ∠C. Может быть, сможем что-нибудь сказать про △ABC.

Подсказка 3

Опа, а ведь ∠B = ∠C. Тогда △ABC равнобедренный. Это уже здорово! Ведь мы можем найти радиус описанной окружности по теореме синусов, а раз теперь имеем равнобедренный треугольник, то сможем скорей всего посчитать синус какого-нибудь угла! Тогда логичный ход — опустить высоту AH, H будет серединой BC. А теперь можно и составить кое-какие уравнения!

Подсказка 4

Первое уравнение, конечно, будет на площадь △ABC. А второе — теорема Пифагора для △AHB. Из получившейся системы найдём синус ∠B, задача решена! Не волнуйтесь, что получилось два ответа, так и должно быть)

Показать ответ и решение

Пусть Q  — центр окружности, вписанной в треугольник ACD  . Тогда AQ  и CQ  — биссектрисы углов DAC  и ACD  соответственно, а по свойству вписанных углов имеем ∠DBQ = ∠DCQ  . Значит, треугольники ABQ  и ACQ  равны (по стороне и двум углам), поэтому AB = AC  , т.е. треугольник ABC  равнобедренный.

PIC

Обозначив BC = 2x  , из условия на площадь треугольника ABC  получаем

x⋅∘41-− x2-=20

x4− (16+ 25)x2+ 42⋅52 =0

x= 4  или x =5  , причём оба найденных значения x  реализуются в условиях задачи: одно (x= 4)  получается для острого угла BQC  , а другое (x= 5)  — для тупого. Подставляя их в формулу для искомого радиуса описанной около треугольника ABC  окружности

                √-- √--
R= AB-⋅AC-⋅BC- = -41⋅-41⋅2x= 41x,
       4S          4⋅20      40

получаем два возможных ответа: R = 4110-  и R = 481  .

Ответ:

 41
 8  или 41
10

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 79#79927Максимум баллов за задание: 7

Медиана AM  треугольника ABC  перпендикулярна его биссектрисе BL.  Найдите площадь треугольника ABM  , если площадь треугольника ABL  равна 10.

Источники: ПВГ 2017

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Интересный случай: биссектриса чему-то перпендикулярна. Что можно сказать о треугольнике, в котором она проведена?

Подсказка 2

Треугольник ABM равнобедренный! Давайте тогда отметим AB=BM=MC=x. А как использовать то, что BL — биссектриса?

Подсказка 3

AL/LC=AB/BC. А что тогда можно сказать про связь площадей ABM и ACM, ABL и BCL?

Подсказка 4

Площади ABM и ACM равны, а площадь ABL в 2 раза меньше площади BCL. Используем же это для поиска нужного отношения!

Показать ответ и решение

PIC

Биссектриса треугольника ABM  служит его высотой, поэтому AB =  BM = MC ≡ x,  а также AL :LC =AB :BC = 1:2,  откуда AL = y  и CL= 2y.  Далее, имеем

SABM-= -SACM- = -x⋅3y-= 3
SABL   SBCL∕2   2x ⋅2y∕2  2

       3
SABM = 2 ⋅10= 15
Ответ: 15

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 80#92867Максимум баллов за задание: 7

Аня взяла квадрат со стороной 24  см, разрезала на 4  одинаковые части и переложила их так, что получился квадрат со стороной 26  см, а внутри образовалась квадратная дырка (см. рисунок). Найдите длины отрезков AB  и BC.

PIC

Источники: Лига открытий - 2017

Показать ответ и решение

Площадь исходного квадрата равна 576  см2,  площадь нового — 676  см2.  Соответственно, площадь дырки равна 100  см2,  т. е. это квадрат со стороной 10  см. Если отметить равные отрезки, то легко видеть, что BC = AB +10  см. Отсюда и получается ответ.

Ответ:

 AB = 7,BC = 17

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!