Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела закл (финал) 11 класс
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#131963

Плоскость α  пересекает рёбра AB,BC,CD  и DA  тетраэдра ABCD  в точках X,Y,Z  и T  соответственно. Оказалось, что точки Y  и T  лежат на окружности ω,  построенной на отрезке XZ  как на диаметре. Точка P  отмечена в плоскости α  так, что прямые P Y  и P T  касаются окружности ω.  Докажите, что середины рёбер AB,  BC,  CD,DA  и точка P  лежат в одной плоскости.

Источники: ВСОШ, ЗЭ, 2023, 11.6 (см. olympiads.mccme.ru)

Показать доказательство

Из условия задачи мы сразу получаем, что

         ∘
∠XY Z =90 = ∠XT Z

Обозначим через Q  точку пересечения прямых XY  и ZT,  через R  — точку пересечения прямых ZY  и XT  (см. первый рисунок). Без ограничения общности можно считать, что точка Z  лежит на отрезках RY  и QT.  Поскольку точка R  лежит и в плоскости ABD,  и в плоскости BCD,  то она лежит на прямой BD.  Аналогично, точка Q  лежит на прямой AC.

PIC

Замечим, что RY  и QT  — высоты треугольника XQR.  Тогда Z  — точка пересечения высот этого треугольника, и поэтому XZ ⊥ QR.  Пусть M  — середина отрезка QR.  Поскольку ∠QY R= 90∘,  то YM = MR = RQ  по свойству медианы прямоугольного треугольника. Значит,

∠MY R =∠Y RQ =90∘− ∠XQR = ∠ZXQ

Следовательно, прямая YM  касается окружности ω.  Аналогично, прямая T M  тоже касается окружности ω,  поэтому точки M  и P  совпадают.

PIC

Рассмотрим две параллельные плоскости β  и γ,  одна из которых содержит отрезок AC,  а другая — отрезок BD.  Заметим, что середины всех отрезков, соединяющих точку из плоскости β  и точку из плоскости γ,  лежат в одной плоскости, параллельной β  и  γ.  Действительно, если ввести декартовы координаты так, что одна из плоскостей задаётся уравнением z =0,  а другая — уравнением z = h  (где h  есть расстояние между плоскостями β  и γ  ), то середины всех рассматриваемых отрезков лежат в плоскости z = h∕2.  Применяя это наблюдение для отрезков AB,  BC,  CD,  DA,  QR,  мы получаем, что их середины лежат в одной плоскости, что и требовалось.

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!