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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#71440

Среди всех вписанных четырёхугольников найдите четырёхугольник ABCD  с наименьшим периметром, в котором AB = BC =CD  и все попарные расстояния между точками A,B  , C  и D  выражаются целыми числами. Чему при этом равен радиус описанной вокруг ABCD  окружности?

Источники: ПВГ-2022, 11.3 (см. pvg.mk.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сначала нужно понять что это за вписанный четырехугольник с тремя равными сторонами. Поотмечать уголки, выяснить тип фигуры.

Подсказка 2

Действительно, это равнобокая трапеция. Удобнее обозначить равные стороны за a, а другую - за b. Тогда периметр можно выразить через a и b и минимизировать его.

Подсказка 3

Проведите высоту, так Вам удобнее будет выражать диагонали, саму высоту. Посчитайте маленько(много Пифагора)! Посмотрите на одну из диагоналей!

Подсказка 4

Нам очень помогает условие целостности на попарные расстояния. Так, мы можем поперебирать значения a,b. Помним о неравенстве ломаной, переменных, целых числах, квадрате диагонали.

Подсказка 5

Помним про наименьший периметр, вовремя остановимся и проверим, достигается ли равенство.

Показать ответ и решение

Так как хорды AB  и CD  равны, то равны и дуги AB  и CD,  а значит, равны вписанные углы CAD  и BCA.  Это означает, что BC ∥ AD  , и ABCD  — трапеция с равными боковыми сторонами AB  и CD  . Пусть AB =BC = CD = a,AD  =b,  AC = BD =c.  Высоту h =BH  выразим по теореме Пифагора

        (b− a)2
h2 = a2− -2--

        (    )       (    )   (    )
c2 = h2+ a+-b 2 = a2− b−-a 2+  a-+b 2 =a2+ ab
           2            2        2

Заметим, что это же можно было получить с помощью теоремы Птолемея:

                           2      2
AB ⋅CD + BC⋅AD = AC ⋅BD ⇔ a +ab= c

Таким образом,

c2 =a(a+ b),

где a,b,c  — натуральные числа. Кроме того, 3a> b,  то есть b≤ 3a− 1.

  • Если a =1,  то b∈[1;2],  и уравнение c2 = 1(1+ b)  целых решений не имеет.
  • Если a =2,  то b∈[1;5],  и уравнение c2 = 2(2+ b)  целых решений не имеет.
  • Если a =3,  то b∈[1;8],  и уравнение c2 = 3(3+ b)  целых решений не имеет.
  • Если a= 4,  то b∈ [1;11],  и уравнение c2 =4(4+ b)  имеет единственное целое решение b= 5,  c= 6.  Тогда периметр равен 3a+ b=17.
  • При a ≥5  периметр будет больше 17, так как если 3a+ b≤17,  то a =5.  Но тогда или b= 1,  c2 = 30,  или b= 2,c2 =35  — то и другое невозможно.

Итак, AB = BC = CD =4,AD = 5,AC = BD = 6,  периметр равен 17. Тогда высота трапеции равна ∘ ---(---)2  √ -
  42−  5−24  = 327 ,  синус угла при основании равен       √-   √-
sinA= 32⋅74 = 387,  а искомый радиус находится по теореме синусов

2R = BD--= 6⋅√8 ⇒ R= √8-
     sinA   3 7        7
Ответ:

√8-
  7

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 обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

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

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или 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!