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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#125176

В окружность радиуса 3 вписан четырёхугольник, три стороны которого равны 3,3,3√2.  Найдите максимально возможную площадь такого четырёхугольника.

Источники: Ломоносов - 2025, 11.3 (см. olymp.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сначала начертим сам четырёхугольник с окружностью, а потом соединим его вершины с центром окружности. Что мы можем сказать про получившиеся треугольники?

Подсказка 2

Нетрудно заметить, что два из них — равные правильные (со стороной 3), другой — прямоугольный с катетами 3 и гипотенузой 3√2. Их площади легко найти, так что разберёмся с оставшимся. Как можем найти его площадь (знаем как минимум две его стороны)?

Подсказка 3

Вспомним, что можно вычислить площадь прямоугольника через полупроизведение двух его сторон и синусу угла между ними. Так как все про остальные треугольники мы знаем, то и градусную меру этого центрального угла легко можем найти. Считаем оставшуюся площадь и складываем с площадями всех остальных треугольников, получая ответ.

Показать ответ и решение

Первое решение.

Решим задачу в общем случае. Обозначим четырехугольник ABCD.  Пусть AB = BC = R,        √-
CD = R 2.  В такой конфигурации угол между сторонами AB  и BC  равен    ∘
120 .  Угол          ∘
∠ADC = 60,  как противолежащий.

PIC

Диагональ       √-
AC = R 3.  Из теоремы синусов для треугольника ACD  следует, что угол ∠CAD  равен   ∘
45 (угол ∠CAD  острый, т.к. иначе           ∘
∠CAD = 135,  и сумма углов треугольника ADC  будет больше   ∘    ∘    ∘
60 +135 > 180 ). Значит, угол ∠ACD  равен  ∘
75.  Площадь     S  четырехугольника можно вычислить, как сумму площадей треугольников ABC  и ADC.

        2√-
SABC = R--3-
        4

         √-          √ -          √ -
S    = R2-6-⋅sin 75∘ = R2-6⋅cos15∘ = R2-3(1 +√3)
 ADC    2            2            4

    R2√3  R2√3-   √-   3R2  R2√3-
S = -4--+ --4--(1+  3)= -4- +--2--

Возможна другая конфигурация: AB = CD =R,        √-
BC =R  2.  В этом случае четырехугольник — равнобочная трапеция с углом при основании 75∘.

PIC

Тогда высота CH = R sin75∘,  и площадь трапеции равна

    1              3R2  R2√3-
S = 2(AD + BC)⋅CH = -4- +--2--

Оба варианта одинаковые, при подставновки R= 3  ответ равен

  2   2√ -       √-
3R-+ R---3= 27+ 9-3
 4     2    4    2

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Соединим вершины четырехугольника с центром окружности.

PIC

Получается, что четырехугольник составлен из двух правильных треугольников со стороной 3, площадь каждого  √ -
9--3
 4  ;  одного прямоугольного треугольника с катетами 3, 3 и гипотенузой  √-
3 2,  площадь 92;  одного равнобедренного треугольника со сторонами 3 и 3 и углом между ними 150∘,  площадь равна

1⋅3⋅3⋅sin150∘ = 9
2             4

Суммарная площадь одинакова вне зависимости от того, в каком порядке они расположены, и равна

27  9√3
4-+ -2-
Ответ:

 27  9√3-
 4 +  2

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!