C4 Боковые стороны KL и MN трапеции KLMN равны 10 и 26 соответственно. Отрезок, соединяющий середины диагоналей, равен 12, средняя линия трапеции равна 24. Прямые KL и MN пересекаются в точке A. Найдите радиус окружности, вписанной в трегольник ALM. 

Решение 

 

 8AC=>: 

Решим задачу в общем виде, что далеко не обязательно для абитуриентов. 

Случай 1 

Дана трапеция KLMN (LMKN).
Отрезок
DE, соединяющий середины диагоналей трапеции, принадлежит её средней линии BC. 

Пусть `and`(KL = c, c = 10), `and`(MN = d, d = 26), `and`(DE = n, n = 12), `and`(BC = m, m = 24) 

Кроме того, введём обозначения: 

KN = a, LM = b, AL = u, AM = v; 1 

`and`(BD = CE, CE = k) (как средние линии треугольников с общим основанием LM). 

1. `implies`(`implies`(`+`(`*`(2, `*`(k)), n) = m, k = `*`(`+`(m, `-`(n)), `/`(1, 2))), b = `+`(`*`(2, `*`(k)))) 

b = `+`(m, `-`(n)) = b = 12 

2. Из свойства средней линии вытекает: 

`implies`(m = `*`(`+`(a, b), `/`(1, 2)), `and`(a = `+`(`*`(2, `*`(m)), `-`(b)), `+`(`*`(2, `*`(m)), `-`(b)) = `+`(`+`(`+`(`*`(2, `*`(m))), `+`(`-`(m))), n))) 

a = `+`(m, n) = a = 36 

3. Из подобия треугольников ALM  и AKN имеем: 

 

u = `*`(c, `*`(`+`(m, `-`(n)), `*`(`/`(`+`(`*`(2, `*`(n))))))) = u = 5 

v = `*`(d, `*`(`+`(m, `-`(n)), `*`(`/`(`+`(`*`(2, `*`(n))))))) = v = 13 

4. Полупериметр треугольника AML: 

`and`(p = `*`(`+`(b, u, v), `/`(1, 2)), `*`(`+`(b, u, v), `/`(1, 2)) = `*`(`+`(m, `-`(n), `*`(c, `*`(`+`(m, `-`(n)), `*`(`/`(`+`(`*`(2, `*`(n))))))), `*`(d, `*`(`+`(m, `-`(n)), `*`(`/`(`+`(`*`(2, `*`(... 

p = `*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(n))), `-`(`*`(2, `*`(`^`(n, 2)))), `*`(m, `*`(c)), `-`(`*`(n, `*`(c))), `*`(m, `*`(d)), `-`(`*`(n, `*`(d)))), `*`(`/`(`+`(`*`(4, `*`(n)))))) = p = 15 

Площадь этого треугольника по формуле Герона: 

S = sqrt(`*`(p, `*`(`+`(p, `-`(u)), `*`(`+`(p, `-`(v)), `*`(`+`(p, `-`(b))))))) 

S = sqrt(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 256), `*`(`^`(`+`(m, `-`(n)), 4), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), c, d), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), `-`(c), d), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), c, `-`(d)), `*`(`+`(`-`(`*`(2, `*`(n))), c, d))... 

S = `*`(`^`(`+`(m, `-`(n)), 2), `*`(`/`(`+`(`*`(16, `*`(`^`(n, 2))))), `*`(sqrt(`*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), c, d), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), `-`(c), d), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), c, `-`(d)), `*`(`+`(`-`(`*`(2... 

S = `*`(`^`(`+`(m, `-`(n)), 2), `*`(`/`(`+`(`*`(16, `*`(`^`(n, 2))))), `*`(sqrt(`*`(`+`(`*`(`^`(`+`(`*`(2, `*`(n)), d), 2)), `-`(`*`(`^`(c, 2)))), `*`(`+`(`*`(`^`(c, 2)), `-`(`*`(`^`(`+`(`*`(2, `*`(n)... = S = 30 

Наконец, радиус вписанной в треугольник AML окружности: 

`and`(r = `/`(`*`(S), `*`(p)), `/`(`*`(S), `*`(p)) = `*`(`^`(`+`(m, `-`(n)), 2), `*`(sqrt(`*`(`+`(`*`(`^`(`+`(`*`(2, `*`(n)), d), 2)), `-`(`*`(`^`(c, 2)))), `*`(`+`(`*`(`^`(c, 2)), `-`(`*`(`^`(`+`(`*`... 

r = `*`(`^`(`+`(m, `-`(n)), 2), `*`(sqrt(`*`(`+`(`*`(`^`(`+`(`*`(2, `*`(n)), d), 2)), `-`(`*`(`^`(c, 2)))), `*`(`+`(`*`(`^`(c, 2)), `-`(`*`(`^`(`+`(`*`(2, `*`(n)), `-`(d)), 2))))))), `*`(`/`(`+`(`*`(4... = r = 2 

 

Случай 2 

 

 8AC=>: 

При таком расположении вершин трапеции геометрия задачи не меняется.
Однако теперь интересует радиус
R окружности, вписанной в большой треугольник ALM. 

Из подобия треугольников ALM и AKN следует: 

`and`(R = `/`(`*`(r, `*`(a)), `*`(b)), `and`(`/`(`*`(r, `*`(a)), `*`(b)) = `+`(`*`(3, `*`(r))), `+`(`*`(3, `*`(r))) = 6)) 

Замечание. 

При указанных в условии числовых данных оказалось, что трапеция прямоугольная. На этом можно построить более компактное решение. 

Проверка 

restart; -1 

`/`(`*`(u), `*`(`+`(c, u))) = `/`(`*`(`+`(m, `-`(n))), `*`(`+`(m, n)))[[u = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(c, `*`(`+`(m, `-`(n))))), `*`(n)))]] 

`/`(`*`(v), `*`(`+`(d, v))) = `/`(`*`(`+`(m, `-`(n))), `*`(`+`(m, n)))[[v = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(d, `*`(`+`(m, `-`(n))))), `*`(n)))]] 

`*`(`+`(m, `-`(n), `*`(c, `*`(`+`(m, `-`(n)), `*`(`/`(`+`(`*`(2, `*`(n))))))), `*`(d, `*`(`+`(m, `-`(n)), `*`(`/`(`+`(`*`(2, `*`(n)))))))), `/`(1, 2))`+`(`/`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(n))), `-`(`*`(2, `*`(`^`(n, 2)))), `*`(m, `*`(c)), `-`(`*`(n, `*`(c))), `*`(m, `*`(d)), `-`(`*`(n, `*`(d)))))), `*`(n))) 

`*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(n))), `-`(`*`(2, `*`(`^`(n, 2)))), `*`(m, `*`(c)), `-`(`*`(n, `*`(c))), `*`(m, `*`(d)), `-`(`*`(n, `*`(d)))), `*`(`/`(`+`(`*`(4, `*`(n)))), `*`(`+`(`*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(...
`*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(n))), `-`(`*`(2, `*`(`^`(n, 2)))), `*`(m, `*`(c)), `-`(`*`(n, `*`(c))), `*`(m, `*`(d)), `-`(`*`(n, `*`(d)))), `*`(`/`(`+`(`*`(4, `*`(n)))), `*`(`+`(`*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(...
`*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(n))), `-`(`*`(2, `*`(`^`(n, 2)))), `*`(m, `*`(c)), `-`(`*`(n, `*`(c))), `*`(m, `*`(d)), `-`(`*`(n, `*`(d)))), `*`(`/`(`+`(`*`(4, `*`(n)))), `*`(`+`(`*`(`+`(`*`(2, `*`(m, `*`(...`+`(`-`(`/`(`*`(`/`(1, 256), `*`(`^`(`+`(m, `-`(n)), 4), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), c, d), `*`(`+`(`-`(`*`(2, `*`(n))), c, `-`(d)), `*`(`+`(`*`(2, `*`(n)), c, `-`(d)), `*`(`+`(`-`(`*`(2, `*`(n))), c, d))...c := 10; -1; d := 26; -1; n := 12; -1; m := 24; -1
 

Ответ 

2 или 6 

Критерии 

Содержание критерия 

Баллы 

Обоснованно получен верный ответ 

3 

Рассмотрена хотя бы одна геометрическая конфигурация, для которой получено правильное значение искомой величины 

2 

Рассмотрена хотя бы одна геометрическая конфигурация, для которой получено значение искомой величины, неправильное из-за арифметической ошибки 

1 

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше 

0 

Максимальный балл 

3