Геометрия. 7–9 классы · Атанасян, Бутузов и др.

Задание 845

Задачи повышенной трудности

Задача 1

Условие (кратко)

P, Q, R, T — середины сторон AB, BC, CD, DA параллелограмма ABCD. Докажите, что прямые AQ, BR, CT, DP образуют параллелограмм, и найдите отношение его площади к площади ABCD.

Решение

Дано: \(ABCD\) — параллелограмм, \(P\), \(Q\), \(R\), \(T\) — середины \(AB\), \(BC\), \(CD\), \(DA\). Доказать, что прямые \(AQ\), \(BR\), \(CT\), \(DP\) образуют параллелограмм; найти отношение его площади к \(S_{ABCD} = S\).

  1. \(AT\) и \(QC\) — половины равных параллельных сторон, поэтому \(ATCQ\) — параллелограмм и \(AQ \parallel CT\). Так же \(PBRD\) — параллелограмм и \(BR \parallel DP\). Пусть \(X = AQ \cap BR\), \(Y = BR \cap CT\), \(Z = CT \cap DP\), \(W = DP \cap AQ\). Противоположные стороны четырёхугольника \(XYZW\) лежат на параллельных прямых, значит, \(XYZW\) — параллелограмм.

  2. В треугольнике \(BYC\) прямая \(QX\) проходит через середину \(Q\) стороны \(BC\) параллельно \(CY\), поэтому по теореме Фалеса \(X\) — середина \(BY\): \(BX = XY\).

  3. Так же в треугольнике \(DWA\) (\(T\) — середина \(DA\), \(TZ \parallel AW\)): \(DZ = ZW\). В треугольнике \(CZD\) (\(R\) — середина \(CD\), \(RY \parallel DZ\)): \(Y\) — середина \(CZ\), и \(RY\) — средняя линия: \(RY = \dfrac{DZ}{2} = \dfrac{ZW}{2} = \dfrac{XY}{2}\) (противоположные стороны \(ZW\) и \(XY\) параллелограмма равны).

  4. \(BR = BX + XY + YR = XY + XY + \dfrac{XY}{2} = \dfrac{5}{2} XY\), то есть \(XY = \dfrac{2}{5} BR\).

  5. Параллелограммы \(XYZW\) и \(PBRD\) имеют стороны \(XY\) и \(BR\) на одной прямой и одну и ту же высоту — расстояние между прямыми \(BR\) и \(DP\). Поэтому \(S_{XYZW} = \dfrac{2}{5} S_{PBRD}\). А \(S_{PBRD} = \dfrac{1}{2} S\): основание \(PB\) вдвое меньше \(AB\), высота та же. Итого

    \[S_{XYZW} = \dfrac{2}{5} \cdot \dfrac{1}{2} S = \dfrac{1}{5} S.\]

Ответ
Образуется параллелограмм, его площадь составляет 1/5 площади ABCD
Почему так

Прямые AQ ∥ CT и BR ∥ DP, а по теореме Фалеса они делят отрезок BR в отношении 2 : 2 : 1, так что площадь равна 2/5 от половины ABCD.

Подробнее — в теме «Площадь параллелограмма».

Условия задач приведены кратким пересказом. Полный текст — в учебнике «Геометрия. 7–9 классы» (Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, С. Б. Кадомцев, Э. Г. Позняк, И. И. Юдина; Просвещение, 2023, 2024).

Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.