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

Задание 1389

Задачи повышенной трудности

Задача 1

Условие (кратко)

На сторонах NP и PQ квадрата MNPQ взяты точки A и B, NA = MN/2, QB = MN/3 (рис. 421). Докажите, что ∠AMB = 45°.

Решение

Дано: \(MNPQ\) — квадрат, \(A \in NP\), \(B \in PQ\), \(NA = \dfrac{1}{2}MN\), \(QB = \dfrac{1}{3}MN\). Доказать: \(\angle AMB = 45^\circ\).

  1. Пусть \(MN = a\). Тогда \(NA = AP = \dfrac{a}{2}\), \(QB = \dfrac{a}{3}\), \(BP = \dfrac{2a}{3}\).

  2. Площадь треугольника \(AMB\) равна площади квадрата без трёх прямоугольных треугольников \(MNA\), \(APB\), \(MQB\):

    \[S_{AMB} = a^2 - \dfrac{1}{2} \cdot a \cdot \dfrac{a}{2} - \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{a}{2} \cdot \dfrac{2a}{3} - \dfrac{1}{2} \cdot a \cdot \dfrac{a}{3} = a^2\left(1 - \dfrac{1}{4} - \dfrac{1}{6} - \dfrac{1}{6}\right) = \dfrac{5a^2}{12}.\]

  3. Стороны по теореме Пифагора: \(AM = \sqrt{a^2 + \dfrac{a^2}{4}} = \dfrac{a\sqrt{5}}{2}\) (треугольник \(MNA\)), \(BM = \sqrt{a^2 + \dfrac{a^2}{9}} = \dfrac{a\sqrt{10}}{3}\) (треугольник \(MQB\)).

  4. По теореме о площади треугольника \(S_{AMB} = \dfrac{1}{2}AM \cdot BM \cdot \sin\angle AMB\), откуда

    \[\sin\angle AMB = \dfrac{2S_{AMB}}{AM \cdot BM} = \dfrac{\dfrac{5a^2}{6}}{\dfrac{a^2\sqrt{50}}{6}} = \dfrac{5}{5\sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}.\]

  5. Лучи \(MA\) и \(MB\) лежат внутри прямого угла \(NMQ\), поэтому \(\angle AMB < 90^\circ\). Острый угол с синусом \(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\) равен \(45^\circ\). Утверждение доказано.

Ответ
Доказано, ∠AMB = 45°
Почему так

Площадь треугольника AMB находится вычитанием из квадрата, а теорема о площади S = ½·AM·BM·sin∠AMB даёт синус угла.

Подробнее — в теме «Теорема о площади треугольника».

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.