Тема Курчатов
Стереометрия на Курчатове
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела курчатов
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#85564

В пирамиде SABCD  с вершиной S  известно, что AB = 9,BC =  5 и CD = 13  . Найдите длину ребра AD  , если вписанная в пирамиду сфера касается основания в точке пересечения диагоналей четырёхугольника ABCD  .

Источники: Курчатов - 2024, 11.5 (см. olimpiadakurchatov.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сфера даёт очень много точек касания, а значит, очень много равных отрезков касательных. Попробуйте найти пары равных треугольников (их точно больше 5).

Подсказка 2

Вы получили очень много равных углов, но отдельных равенств недостаточно, тогда как бы их объединить? Вспомните, чему равна сумма углов вокруг точки, и посчитайте такие суммы для точек касания сферы боковых сторон.

Подсказка 3

Из полученных равенств попробуйте найти угол между диагоналями основания. Это знание и поможет посчитать искомую сторону:)

Показать ответ и решение

Обозначим точки касания сферы с гранью основания и гранями SAB, SBC,SCD  и SDA  буквами H,K ,K ,K
   1  2  3  и K
 4  соответственно.

По свойству отрезков касательных, соответствующие отрезки касательных к сфере будут равны. Значит, по признаку равенства по трём сторонам будут равны треугольники

△K1AB  = △HAB,
△K2BC  = △HBC,
△K3CD  = △HCD,
△K4DA  = △HDA,

а также

△K1SB  =△K2SB,
△K  SC =△K  SC,
   2       3
△K3SD  =△K4SD,
△K4SA = △K1SA.

Следовательно, будут равны все соответствующие углы этих треугольников.

PIC

Поскольку вертикальные углы между диагоналями ABCD  равны, то будут равны углы ∠AK1B = ∠CK3D  и ∠BK2C = ∠DK4A  .

Рассматривая суммы углов 360∘ вокруг точек K1,K2,K3  и K4  получаем, что все углы равны:

∠AK1B  =∠BK2C  =∠CK3D  =∠DK4A.

Так как эти же углы получаются между диагоналями в основании ABCD  и образуют вокруг точки H  в сумме 360∘ , то углы прямые и диагонали AC  и BD  перпендикулярны.

Обозначим длины отрезков AH,BH,CH  и DH  за a,b,c  и d  соответственно. Применяя теорему Пифагора для треугольников ABH, BHC  и CHD  получим равенства:

 2   2  2
a + b = 9,
 b2+ c2 = 52,
c2+ d2 = 132.

Складывая первое и третье и вычитая второе равенство, получим d2+ a2 =  132+92− 52 = 152  . Из теоремы Пифагора для треугольника DAH  находим отрезок AD = 15  .

Ответ: 15
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!