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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#67960

Точка O  — центр описанной окружности остроугольного треугольника ABC,  а H  — точка пересечения его высот. Оказалось, что прямая OH  параллельна стороне BC.  На плоскости отметили такую точку K,  что ABHK  — параллелограмм. Отрезки OK  и AC  пересеклись в точке L.  В каком отношении перпендикуляр, опущенный из точки L  на отрезок AH,  делит AH?

Источники: СПБГУ-23, 11.2 (см. olympiada.spbu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте постепенно раскручивать задачу и понимать, для чего нам дали факты из условия. Предположительно вообще вы можете угадать ответ, и он вас будет как-то направлять, но в любом случае нужно понаблюдать за картинкой. Зададим себе правильные наводящие вопросы. Для чего нам дали параллельность OH? Это ведь не в любом треугольнике верно. Что можно сказать про углы и получившуюся фигуру с параллельными прямыми?

Подсказка 2

Верно, так как высота перпендикулярна стороне BC, то она перпендикулярна и OH из параллельности. Пусть у нас проведена высота AD. Также у нас получилась трапеция. А значит, перпендикуляр OT равен HD. Какой факт тогда можно вспомнить об этих отрезках? Тут полезно вспомнить про прямую Эйлера и факты, связанные с ней.

Подсказка 3

Точно, OT будет в два раз меньше AH из-за подобия треугольников OMT и AHM, где M — это точка пересечения медиан. Но тогда 2HD=AH. Отлично, уже лучше! Теперь займёмся параллелограммом. Заметим, что у нас сторона AK перпендикулярна AC. Что можно подумать тогда сделать? Хотелось бы, чтобы отрезок AK был получше связан с картинкой. Может, стоит продлить его до пересечения с чем-нибудь?

Подсказка 4

Ага, давайте продлим AK за точку A. Тогда с чем хорошо пересечь эту прямую, учитывая 90 градусов? Конечно, давайте пересечём с описанной окружностью треугольника в точке N. Тогда точки N и C диаметрально противоположные. Откуда O лежит на CN. А что ещё можно сказать про точку N? Как она связана с ортоцентром?

Подсказка 5

Верно, точка N центрально-симметричная H относительно AB, так как CN это диаметр. Тогда у нас получается ещё один параллелограмм AHBN. Откуда получается, что AN =BH = AK. Давайте теперь обратим внимание на треугольник NKC. Чем в ней является отрезок OK? А отрезок CA?

Подсказка 6

Точно, это же медианы в треугольнике NKC! Но тогда L — это точка пересечения медиан. Отлично, про точку, казалось бы, непонятно каким образом относящуюся к картинке, мы установили такой факт. Остались последние шаги. Какой факт мы знаем про точку пересечения медиан? Как это можно связать с фактом из 3 подсказки?

Подсказка 7

Верно, точка пересечения медиан делит медиану в отношении 2 к 1 от вершины. Теперь вспоминая, что мы проводили перпендикуляр из L на AH, можем применить теорему Фалеса и равенство отрезков. Победа!

Показать ответ и решение

Пусть D  — основание высоты из точки A,  а M  — основание перпендикуляра, опущенного из точки L  на AH.  Прямая OA ′ — серединный перпендикуляр к отрезку BC,  поэтому она параллельна высоте AD.

По свойству ортоцентра         ′
AH = 2OA и         ′
BH = 2OB .  По условию прямые OH  и BC  параллельны, следовательно,       ′
OHDA — прямоугольник и        ′  1
HD = OA = 2AH.

Первое решение.

PIC

В параллелограмме ABHK  противоположные стороны равны, поэтому AK = BH = 2OB′.  Треугольники ALK  и B′LO  подобны по двум углам (∠ALK = ∠B′LO  как вертикальные, ∠OB ′L = 90∘ =∠KAL )  и их коэффициент подобия равен 2. Пусть LB′ = x,  тогда AL = 2x  и CB ′ = AB′ = 3x,  поскольку B′ — середина стороны AC.  Стало быть, AL :AC = 2x :6x = 1:3  и AM  :AD = 1:3,  так как треугольники ALM  и ACD  подобны. Пусть HD = y,  тогда OA ′= y,  AH = 2y  и AD =AH + HD = 3y.  Следовательно, AM = y  и MH  = AH − AM =2y− y = y.  Таким образом, AM  :MH  = 1.

Второе решение.

PIC

По условию прямые AK  и BH  параллельны, а прямая BH  перпендикулярна прямой AC,  поэтому ∠KAC  =90∘.  По условию ABHK  параллелограмм, значит, AK = BH.  Отрезок B′P  — средняя линия треугольника CAK,  поэтому B ′P = 12AK = 12BH = OB′.  Кроме того, OB ′ и P B′ перпендикулярны AC,  поэтому точки O,  B ′ и P  лежат на одной прямой. Таким образом, OP = 2OB′ = AK  и OP  параллельна AK.  Стало быть, AOP K  — параллелограмм. Пусть Q  — точка пересечения его диагоналей, тогда AQ =QP.  Следовательно, AB′ и OQ  — медианы треугольника AOP  , а L  — точка их пересечения, поэтому AL :AB ′= 2:3  и, значит, AL:AC = 1:3.  Из подобия треугольников AML  и ADC  следует, что AAMD-= AALC-= 13.  Тогда если AM = x,  то AD = 3x  и AH  =2x,  а, значит, MH  =x  и AM  :MH = 1:1.

Третье решение.

PIC

Пусть точка E  — пересечение этой высоты с описанной окружностью треугольника ABC,  точка A′ диаметрально противоположна точке A  на этой окружности, а точка N  — вторая точка пересечения прямой AK  с этой окружностью. Из параллельности прямых  OH  и BC  следует, что прямая OH  перпендикулярна высоте AD.  Поскольку    ′
AA — диаметр окружности,      ′   ∘
∠AEA  =90 и, значит, прямые   ′
A E  и OH  параллельны. Стало быть, OH  — средняя линия треугольника    ′
AA E,  поэтому AH = HE.  Далее,

∠CBE = ∠CAE = 90∘− ∠ACB = ∠CBH,

поэтому в треугольнике BEH  отрезок BD  является биссектрисой и высотой, а, значит, и медианой. Таким образом, HD = DE.  Из равенств AH = HE  и HD = DE  получаем, что AH :AD = 2:3.

По условию прямые AK  и BH  параллельны, а прямая BH  перпендикулярна прямой AC,  поэтому ∠NAC = 90∘ и точки C  и   N  диаметрально противоположны. Следовательно, ∠NBC  =90∘ и поэтому прямые NB  и AH  параллельны. Таким образом, четырехугольник AHBN  является параллелограммом. Стало быть, AN  =BH = AK  и отрезок CA  является медианой в треугольнике KCN.  Но отрезок KO  также является медианой в этом треугольнике. Следовательно, L  — точка пересечения медиан этого треугольника и AL:AC = 1:3.  Тогда по теореме Фалеса AM  :AD =1 :3.  Но мы уже знаем, что AH :AD =2 :3,  поэтому AM = MH.

Ответ: делит пополам

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!