Внутри задания 25 подтема «четырёхугольники» — это почти всегда трапеция. Реже встречаются параллелограмм, ромб или произвольный четырёхугольник, вписанный в окружность. Ключевое отличие от «треугольного» варианта задачи: в четырёхугольнике много сторон и углов, и напролом их не свяжешь. Поэтому здесь на первый план выходит дополнительное построение — ты сам достраиваешь фигуру до треугольника, с которым уже умеешь работать.
Хорошая новость: приёмов немного, и они повторяются из варианта в вариант. Продлить боковые стороны трапеции до пересечения, провести диагонали и поймать подобие, опустить высоту из вершины меньшего основания, воспользоваться средней линией — вот весь рабочий набор. Этот конспект разбирает именно их: как по формулировке условия угадать нужное построение и довести решение до строгого ответа.
Опорные факты и приёмы
Учи не наизусть, а «на узнавание»: в какой формулировке условия каждый факт всплывает.
Как подступиться к задаче
Разобранные примеры
Три примера — три главных приёма подтемы: продление боковых сторон, дополнительное построение через биссектрису и вписанная окружность.
Пример 1. Отрезки между серединами сторон
Углы при одном из оснований трапеции равны 80∘ и 10∘, а отрезки, соединяющие середины противоположных сторон трапеции, равны 20 и 17. Найдите основания трапеции.
Два отрезка — что это
Отрезок, соединяющий середины боковых сторон, — это средняя линия, равная 2a+b. Отрезок, соединяющий середины оснований, разберём построением.
Продлеваем боковые стороны
Продлим AB и DC до пересечения в точке P. В треугольнике APD:
∠P=180∘−80∘−10∘=90∘.
Пусть N — середина AD, M — середина BC. Медиана прямоугольного треугольника к гипотенузе равна её половине, поэтому PN=2a, а из подобного треугольника BPC (тоже прямоугольного при P) PM=2b. Точки P, M, N лежат на одной прямой, значит
MN=PN−PM=2a−b.
Составляем систему
Полусумма больше полуразности, поэтому большему числу отвечает средняя линия:
2a+b=20,2a−b=17.
Отсюда a+b=40, a−b=34, значит a=37, b=3.
Ответ: основания равны 3 и 37.
Пример 2. Биссектриса через середину боковой стороны
Боковые стороны AB и CD трапеции ABCD равны соответственно 24 и 25, а основание BC равно 9. Биссектриса угла ADC проходит через середину стороны AB. Найдите площадь трапеции.
Дополнительное построение
Продлим биссектрису DM до пересечения с прямой BC в точке P. В треугольниках ADM и BPM:
Так как AD∥PC, накрест лежащие углы дают ∠ADP=∠DPC. Но DP — биссектриса, поэтому ∠ADP=∠CDP. Значит ∠DPC=∠CDP: треугольник CDP равнобедренный и CP=CD=25. Точка B лежит на CP, поэтому
BP=CP−BC=25−9=16⇒AD=16.
Высота и площадь
Основания BC=9, AD=16, боковые 24 и 25. Разность оснований 16−9=7 образует с боковыми сторонами треугольник со сторонами 7, 24, 25; его высота к стороне 7 и есть высота трапеции. По формуле Герона p=28,
S△=28⋅4⋅3⋅21=84=21⋅7⋅h⇒h=24.
S=2BC+AD⋅h=29+16⋅24=300.
Ответ: 300.
Пример 3. Трапеция с вписанной окружностью
В равнобедренную трапецию, периметр которой равен 40, а площадь равна 80, можно вписать окружность. Найдите расстояние от точки пересечения диагоналей трапеции до её меньшего основания.
Находим стороны
В трапецию можно вписать окружность, значит AB+CD=BC+AD, то есть a+b=2c. С периметром a+b+2c=40 получаем 4c=40: c=10 и a+b=20.
Высота
S=2a+b⋅h=10h=80⇒h=8.
Основания
Опустим высоту из вершины меньшего основания; её проекция равна 2a−b. По теореме Пифагора:
(2a−b)2=c2−h2=100−64=36⇒a−b=12.
Вместе с a+b=20: a=16, b=4.
Расстояние до меньшего основания
Диагонали дают подобные треугольники BOC и DOA с коэффициентом k=ab=164=41. Расстояния от O до оснований относятся так же и в сумме равны h:
x=h⋅a+bb=8⋅204=1,6.
Ответ: 1,6.
Отработка
Приём распознаётся только на практике: набивай руку на том, чтобы по одной фразе условия видеть нужное построение.