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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#126309

Трапеция ABCD (AD∥BC )  с прямым углом при вершине A  описана около окружности. Ее диагонали AC  и BD  пересекаются в точке M.  Найти площадь треугольника ABM,  если длина стороны AB  равна 2.

Источники: Росатом - 2025, 10.5 ( см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть AD = a, BC = b, AB = d, O — центр вписанной окружности, её радиус — r. Какие дополнительные построения Вы видите в этой конструкции?

Подсказка 2

А давайте проведём перпендикуляры из O на стороны трапеции.

Подсказка 3

Скажем, что мы получили точки K, L и N на сторонах BC, AD и AB соответственно. Попробуйте порассуждать о параллельных прямых.

Подсказка 4

OL и OK перпендикулярны BC и AD, но BC ∥ AD, тогда точки K, O и L должны лежать на одной прямой.

Подсказка 5

Получается, что ABLK — прямоугольник и KL = AD = d. Что можно сказать о точках касаний окружности?

Подсказка 6

Оказывается, что KL — это диаметр. А какие ещё прямоугольники Вы видите на картинке?

Подсказка 7

Можно увидеть прямоугольники ANOK и NBLO. Давайте для разнообразия подумаем о треугольниках.

Подсказка 8

Например, треугольник AMD подобен треугольнику CMD.

Подсказка 9

А ведь ещё треугольник APM подобен треугольнику CQM. Попробуйте выразить сторону AP.

Подсказка 10

Вспомните, чем является точка O.

Подсказка 11

O — центр вписанной окружности, следовательно, является точкой пересечения биссектрис.

Подсказка 12

Попробуйте, выражая углы, доказать, что треугольники DKO и OLC подобны.

Подсказка 13

Осталось только применить величину AP и посчитать площадь!

Показать ответ и решение

Пусть AD = a,  BC = b,  AB = d.  Пусть O  — центр вписанной в трапецию ABCD  окружности ω  радиуса r.  Пусть K,  L,  N  — основания перпендикуляров из O  на стороны трапеции BC,  AD  и AB  соответственно.

PIC

Так как OL  и OK  перпендикулярны BC  и AD,  а BC ∥AD,  то точки K,  O  и L  лежат на одной прямой, перпендикулярной AD  и параллельной AB.  Тогда ABLK  — прямоугольник и KL =AB = d.  Заметим, что K  и L  являются точками касания окружности ω  сторон AD  и BC.  Тогда KL  — диаметр ω  и d =2r.

Аналогично, ABQP  — прямоугольник и PQ =AB = d,AP =BQ.  ANOK  — прямоугольник и AK = ON =r,  AN = OK = r.  NBLO  — прямоугольник и BL =ON = r,  BN = OL =r.

Заметим, что треугольник AMD  подобен треугольнику CMD  по двум углам (∠MAD  =∠MCB,  ∠MDA  =∠MDC  )  с коэффициентом подобия

AD-= AM- = a
BC   MC    b

Кроме того, треугольник APM  подобен треугольнику CQM  по двум углам (∠MAP  = ∠MCL,  ∠MP A = ∠MQC = 90∘)  с коэффициентом подобия

AP-= AM-= a
LC   MC   b

Следовательно,

AP-= --AP--- =--AP--= a
LC   BC − BL  b − AP  b

Получим, что

AP = -ab-
     a+ b

Так как O  — центр вписанной в трапецию ABCD  окружности, то он лежит на пересечении биссектрис углов трапеции. Тогда CO  и DO  — биссектрисы ∠BCD  и ∠ADC  соответственно.

Следовательно, в треугольнике COD

∠COD  = 180∘− ∠OCD − ∠ODC =

= 180∘− 1(∠BCD + ∠ADC )=
       2

= 180∘− 90∘ = 90∘

Тогда треугольник DKO  подобен треугольнику OLC  по двум углам (∠DKO  = ∠OLC = 90∘,  ∠KDO  = 90∘− ∠KOD  =  180∘ − 90∘− ∠KOD =               ∠LOC)  и их стороны пропорциональны:

OK-   KD-
 LC = LO

 r    a− r
b− r-=-r--

r= -ab-= AP
   a+ b

Таким образом, AK = AP  и точки M,O  лежат на одном перпендикуляре к основаниям трапеции. Тогда длина перпендикуляра из    M  на AB  равна

AK = r= d
        2

Найдем площадь треугольника ABM  с помощью основания AB = d  и высоты из M  на AB,  равной d:
2

    1   d   d2
S = 2 ⋅d⋅2⋅= 4 = 1
Ответ:

1

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!