Тема Иннополис (Innopolis Open)
Стереометрия на Иннополисе
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела иннополис (innopolis open)
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#68878

B пространстве даны четыре попарно неравных и попарно параллельных отрезка AB ,
 i i  i∈ {1,2,3,4}.  Докажите, что точки пересечения продолжений боковых сторон шести трапеций AiBiAjBj(1≤i< j ≤ 4)  лежат в одной плоскости.

Источники: Иннополис-2023 (см. dovuz.innopolis.university)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

В нашей задаче фигурирует точка пересечения продолжений боковых сторон трапеции. Как мы знаем, эта точка является центром положительной гомотетии, переводящей одно основание трапеции в другое. Какую теорему хочется применить?

Подсказка 2

Конечно, теорему о трех колпаках! Обозначим за O₁₂ точку пересечения боковых сторон трапеции A₁B₁A₂B₂ (остальные точки аналогичным образом). Тогда O₁₂, O₂₃ и O₁₃ лежат на одной прямой (обозначим ее L₁₂₃, а другие аналогичным образом). А что будет, если рассмотреть точки O₁₂, O₂₄ и O₁₄?

Подсказка 3

Мы знаем, что они лежат на прямой L₁₂₄. При этом, на ней также есть точка O₁₂, поэтому прямые L₁₂₃ и L₁₂₄ лежат в одной плоскости П, т.е. точки O₁₂, O₂₃, O₁₃, O₁₄, O₂₄ лежат в П. Осталось лишь доказать, что точка O₃₄ лежит в этой плоскости...

Подсказка 4

Рассмотрите прямую L₁₃₄ и завершите доказательство!

Показать доказательство

Обозначим через O
 ij  точку пересечения боковых сторон трапеции AiBiAjBj.  Тогда точка Oij  является центром гомотетии с положительным коэффициентом, переводящей отрезок AiBi  в отрезок AjBj.  По теореме о трех центрах гомотетии (теорема о трёх колпаках) точки Oij,Ojk,Oki  лежат на одной прямой. Обозначим эту прямую через lijk  и докажем, что все такие прямые лежат в одной плоскости.

Для этого будем последовательно рисовать их. Сначала проведем прямые l123  и l124 :  они лежат в одной плоскости π,  т.к. пересекаются в точке O12.  Прямая l134  пересекает l123  в точке O13,  а прямую l124  — в точке O14,  поэтому она также лежит в плоскости π.  Наконец, прямая l234  пересекает прямую l123  в точке O23,  а прямую l124  — в точке O24,  так что и она лежит в плоскости π.

Итак, все четыре прямые лежат в одной плоскости, и в ней же лежат все шесть точек Oij,  что и требовалось доказать.

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!