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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#121753

Дан шестиугольник ABCDEF,  в котором AF = CD,BC = EF,∠A +∠D = ∠B +∠E = 180∘.  Докажите, что 2CF ≥ AB +DE.

Источники: Высшая проба - 2025, 11.3(см. olymp.hse.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Вспомним условие на сумму углов в n-угольнике. Чем нам это может помочь? Для каких углов получается выразить величины?

Подсказка 2

Обратим внимание на четырёхугольник, образованный точками A, B, D, E. Какие свойства есть у вписанного четырёхугольника? Что ещё можно сказать про этот четырёхугольник?

Подсказка 3

Попробуем применить симметрию относительно середины отрезков BD и AE – какие новые точки и фигуры при этом получаются?

Подсказка 4

Рассмотрим полученные после отражения точки и параллелограммы. Какие стороны оказываются параллельны, а какие равны по длине? Можно ли использовать равенство углов и расстояний до прямой, чтобы сделать вывод о равенстве боковых сторон и параллельности оснований новой фигуры?

Подсказка 5

Вспомним, что средняя линия трапеции меньше её диагонали. Как это поможет доказать, что равенство возможно только в вырожденном случае?

Показать доказательство

PIC

Так как сумма любого n  -угольника равна 180∘(n− 2),  то сумма углов любого шестиугольника, не обязательно выпуклого, равна 720∘.  Поэтому из условия 180∘ = ∠A +∠D = ∠B +∠E  следует, что ∠C +∠F = 360∘,  что, в свою очередь, влечет равенство треугольников AF E  и DCB  по двум сторонам и углу между ними. Так как углы ∠BDC  и ∠EAF  равны, а 180∘ = ∠BAE + ∠BDE,  четырехугольник ABDE  — вписанный. Хорды AE  и BD  его описанной окружности равны, поэтому ABDE  является равнобокой трапецией.

Пусть, без ограничения общности, AF = CD ≥ BC = EF.  Отразим точки F  и C  относительно середин P  и Q  отрезков AE  и   BD  соответственно, получим точки F′ и C′.  Параллелограммы AF EF′ и BCDC ′ равны, поэтому

∠BQC = ∠C′QD = ∠FPE = ∠F′PA

Отсюда делаем вывод, что ∠PQC ′ = ∠FPQ = α.  Расстояние от точки C′ до прямой PQ  равно C′Qsin α= FP sinα,  что равно расстоянию от точки F  до прямой PQ.  На то же расстояние удалены точки F′ и C′ от прямой PQ,  поэтому четырехугольник CC ′F F′ является равнобокой трапецией с основаниями C ′F  и F ′C,  параллельными прямой PQ  (и, соответственно, AB  и DE  ). Кроме того, отрезок PQ  является общей средней линией для трапеций CC′FF′ и ABDE,  и его длина равна (AB+ DE )∕2.  Но в CC ′F F′ отрезок CF  является диагональю, которая всегда длиннее, чем средняя линия, если трапеция невырождена. Равенство CF = (AB+ DE )∕2  возможно только если F  и C  обе попали на прямую PQ  и CC′FF′ является вырожденной трапецией.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!