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

Задание 1228

Дополнительные задачи к главе XIII

Задача 1

Условие (кратко)

Квадрат A₁A₂A₃A₄ вписан в окружность радиуса R (рис. 357). На сторонах отмечены точки, A₁B₁ = A₂B₂ = … = A₄C₄ = R. Докажите, что восьмиугольник B₁C₃B₂C₄B₃C₁B₄C₂ правильный, и выразите его площадь через R.

Решение
Дано
  • квадрат \(A_1A_2A_3A_4\) вписан в окружность радиуса \(R\); \(B_1, C_2 \in A_1A_2\)
  • \(B_2, C_3 \in A_2A_3\)
  • \(B_3, C_4 \in A_3A_4\)
  • \(B_4, C_1 \in A_4A_1\); \(A_1B_1 = A_2B_2 = A_3B_3 = A_4B_4 = A_1C_1 = A_2C_2 = A_3C_3 = A_4C_4 = R\). Доказать: \(B_1C_3B_2C_4B_3C_1B_4C_2\) — правильный восьмиугольник
Найти
  • его площадь \(S\)
  1. Сторона квадрата \(a = R\sqrt{2}\), причём \(R < a < 2R\).

  2. У вершины \(A_2\): \(A_2B_1 = a - A_1B_1 = R\sqrt{2} - R\) и \(A_2C_3 = a - A_3C_3 = R\sqrt{2} - R\). Так же у каждой вершины квадрата отрезается равнобедренный прямоугольный треугольник с катетами \(R(\sqrt{2} - 1)\). Его гипотенуза, например \(B_1C_3 = R(\sqrt{2} - 1)\sqrt{2} = R(2 - \sqrt{2})\).

  3. На стороне \(A_1A_2\) отрезки \(A_1B_1\) и \(A_2C_2\) длины \(R\) перекрываются по отрезку \(C_2B_1 = A_1B_1 + A_2C_2 - a = 2R - R\sqrt{2} = R(2 - \sqrt{2})\).

  4. Все восемь сторон равны \(R(2 - \sqrt{2})\). Углы при отрезанных треугольниках \(45^\circ\), поэтому каждый угол восьмиугольника равен \(180^\circ - 45^\circ = 135^\circ\). Все стороны и все углы равны — восьмиугольник правильный.

  5. Площадь: из квадрата вычитаем четыре треугольника:

    \[S = 2R^2 - 4 \cdot \dfrac{1}{2}\bigl(R(\sqrt{2} - 1)\bigr)^2 = 2R^2 - 2R^2(3 - 2\sqrt{2}) = 4R^2(\sqrt{2} - 1).\]

Ответ
Восьмиугольник правильный; S = 4R²(√2 − 1) ≈ 1,66R²
Почему так

Восьмиугольник получается из квадрата отрезанием четырёх равных равнобедренных прямоугольных треугольников — у него равны все стороны и все углы.

Подробнее — в теме «Площадь и сторона правильного многоугольника».

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.