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

Задание 866

Задачи повышенной трудности

Задача 1

Условие (кратко)

Из точки M внутри угла AOB проведены перпендикуляры MP и MQ к сторонам OA и OB, из P и Q — перпендикуляры PR и QS к OB и OA. Докажите, что RS ⊥ OM.

Решение

Дано: угол \(AOB\), \(M\) — внутренняя точка, \(MP \perp OA\), \(MQ \perp OB\), \(PR \perp OB\), \(QS \perp OA\). Доказать: \(RS \perp OM\).

Основания перпендикуляров лежат на сторонах угла, поэтому угол \(AOB\) острый (при прямом угле точки \(R\) и \(S\) совпали бы с \(O\)).

  1. Пусть прямая \(MP\) пересекает луч \(OB\) в точке \(E\), а прямая \(MQ\) — луч \(OA\) в точке \(F\).

  2. Прямоугольные треугольники \(ORP\) и \(OQF\) (\(\angle ORP = \angle OQF = 90^\circ\)) имеют общий острый угол \(O\), значит, подобны: \(\dfrac{OR}{OQ} = \dfrac{OP}{OF}\), то есть \(OR \cdot OF = OP \cdot OQ\).

  3. Прямоугольные треугольники \(OSQ\) и \(OPE\) (\(\angle OSQ = \angle OPE = 90^\circ\)) тоже подобны: \(\dfrac{OS}{OP} = \dfrac{OQ}{OE}\), то есть \(OS \cdot OE = OP \cdot OQ\).

  4. Значит, \(OR \cdot OF = OS \cdot OE\), или \(\dfrac{OR}{OE} = \dfrac{OS}{OF}\). У треугольников \(ORS\) и \(OEF\) угол \(O\) общий (\(R\), \(E\) на луче \(OB\), \(S\), \(F\) на луче \(OA\)), стороны, его заключающие, пропорциональны. По второму признаку \(\triangle ORS \sim \triangle OEF\), \(\angle ORS = \angle OEF\) — это соответственные углы, поэтому \(RS \parallel EF\).

  5. В треугольнике \(OEF\) прямая \(EP\) перпендикулярна \(OF\), а прямая \(FQ\) перпендикулярна \(OE\) — это две высоты, и они пересекаются в точке \(M\). Высоты треугольника пересекаются в одной точке, поэтому прямая \(OM\) содержит третью высоту: \(OM \perp EF\).

  6. Так как \(RS \parallel EF\) и \(EF \perp OM\), то \(RS \perp OM\).

Ответ
Утверждение доказано, RS ⊥ OM
Почему так

RS параллельна EF по второму признаку подобия, а OM — высота треугольника OEF, потому что M — точка пересечения двух других его высот.

Подробнее — в теме «Второй признак подобия треугольников».

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.