Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
13 мая 2023 16:38
551
В равнобедренном треугольнике АВС известны длины сторон АВ = ВС = 5, АС = 6.
Найдите сумму расстояний от точки М, взятой на основании АС, до боковых сторон
треугольника.
2
ответа
Пусть точка $M$ делит сторону $AC$ на отрезки $AM = x$ и $MC = 6 - x$. Обозначим через $P$ и $Q$ точки пересечения отрезка $BM$ со сторонами $AC$ и $AB$ соответственно (см. рисунок).
[asy]
pair A, B, C, M, P, Q;
A = (-2,0);
B = (0,3);
C = (2,0);
M = (0,0);
P = (B+C)/2;
Q = intersectionpoint(B--M, A--C);
draw(A--B--C--A);
draw(B--M);
draw(A--C);
draw(M--P);
draw(B--Q);
label("$A$", A, SW);
label("$B$", B, N);
label("$C$", C, SE);
label("$M$", M, S);
label("$P$", P, NE);
label("$Q$", Q, W);
label("$x$", (A+M)/2, S);
label("$6-x$", (C+M)/2, S);
[/asy]
Так как треугольник $ABC$ равнобедренный, то $BP = BQ$. Кроме того, треугольники $BMP$ и $BMQ$ подобны, так как у них соответственные углы равны (угол $BMQ$ общий, а угол $MBP$ и угол $MBQ$ соответственные вертикальные углы). Значит, отрезок $BQ$ равен $x$ раз отрезку $BP$.
Таким образом, $BP = \frac{5}{2}$ (половина основания $AC$) и $BQ = \frac{5x}{6}$. Расстояние от точки $M$ до прямой $AB$ равно $MQ$, которое по теореме Пифагора равно
$$
MQ = \sqrt{BM^2 - BQ^2} = \sqrt{5^2 - \left(\frac{5x}{6}\right)^2} = \frac{\sqrt{180 - 25x^2}}{6}.
$$
Аналогично, расстояние от точки $M$ до прямой $BC$ равно $MP$, которое по теореме Пифагора равно
$$
MP = \sqrt{BM^2 - BP^2} = \sqrt{5^2 - \left(\frac{5}{2}\right)^2} = \frac{\sqrt{75}}{2}.
$$
Суммируя полученные выражения, получаем, что сумма расстояний от точки $M$ до боковых сторон треугольника равна
$$
MQ + MP = \frac{\sqrt{180 - 25x^2}}{6} + \frac{\sqrt{75}}{2}.
$$
Осталось найти $x$. Для этого заметим, что треугольник $ABC$ является прямоугольным со сторонами $AB = BC = 5$ и $AC = 6$. По теореме Пифагора имеем
$$
AC^2 = AB^2 + BC^2 \quad\Rightarrow\quad 6^2 = 5^2 + BC^2 \quad\Rightarrow\quad BC = \sqrt{11}.
$$
Так как треугольник $ABC$ равнобедренный, то $BC = 5$, откуда $\sqrt{11} = 5$. Теперь можем найти $x$ из уравнения
$$
AM + MC = AC \quad\Rightarrow\quad x + (6 - x) = 6 \quad\Rightarrow\quad x = 3.
$$
Подставляя $x = 3$ в выражение для суммы расстояний, получаем
$$
MQ + MP = \frac{\sqrt{180 - 25\cdot 3^2}}{6} + \frac{\sqrt{75}}{2} = \frac{\sqrt{45}}{2} + \frac{\sqrt{75}}{2} = \frac{3\sqrt{5} + 5\sqrt{3}}{2}.
$$
Итак, сумма расстояний от точки $M$ до боковых сторон треугольника равна $\boxed{\frac{3\sqrt{5} + 5\sqrt{3}}{2}}$.
[asy]
pair A, B, C, M, P, Q;
A = (-2,0);
B = (0,3);
C = (2,0);
M = (0,0);
P = (B+C)/2;
Q = intersectionpoint(B--M, A--C);
draw(A--B--C--A);
draw(B--M);
draw(A--C);
draw(M--P);
draw(B--Q);
label("$A$", A, SW);
label("$B$", B, N);
label("$C$", C, SE);
label("$M$", M, S);
label("$P$", P, NE);
label("$Q$", Q, W);
label("$x$", (A+M)/2, S);
label("$6-x$", (C+M)/2, S);
[/asy]
Так как треугольник $ABC$ равнобедренный, то $BP = BQ$. Кроме того, треугольники $BMP$ и $BMQ$ подобны, так как у них соответственные углы равны (угол $BMQ$ общий, а угол $MBP$ и угол $MBQ$ соответственные вертикальные углы). Значит, отрезок $BQ$ равен $x$ раз отрезку $BP$.
Таким образом, $BP = \frac{5}{2}$ (половина основания $AC$) и $BQ = \frac{5x}{6}$. Расстояние от точки $M$ до прямой $AB$ равно $MQ$, которое по теореме Пифагора равно
$$
MQ = \sqrt{BM^2 - BQ^2} = \sqrt{5^2 - \left(\frac{5x}{6}\right)^2} = \frac{\sqrt{180 - 25x^2}}{6}.
$$
Аналогично, расстояние от точки $M$ до прямой $BC$ равно $MP$, которое по теореме Пифагора равно
$$
MP = \sqrt{BM^2 - BP^2} = \sqrt{5^2 - \left(\frac{5}{2}\right)^2} = \frac{\sqrt{75}}{2}.
$$
Суммируя полученные выражения, получаем, что сумма расстояний от точки $M$ до боковых сторон треугольника равна
$$
MQ + MP = \frac{\sqrt{180 - 25x^2}}{6} + \frac{\sqrt{75}}{2}.
$$
Осталось найти $x$. Для этого заметим, что треугольник $ABC$ является прямоугольным со сторонами $AB = BC = 5$ и $AC = 6$. По теореме Пифагора имеем
$$
AC^2 = AB^2 + BC^2 \quad\Rightarrow\quad 6^2 = 5^2 + BC^2 \quad\Rightarrow\quad BC = \sqrt{11}.
$$
Так как треугольник $ABC$ равнобедренный, то $BC = 5$, откуда $\sqrt{11} = 5$. Теперь можем найти $x$ из уравнения
$$
AM + MC = AC \quad\Rightarrow\quad x + (6 - x) = 6 \quad\Rightarrow\quad x = 3.
$$
Подставляя $x = 3$ в выражение для суммы расстояний, получаем
$$
MQ + MP = \frac{\sqrt{180 - 25\cdot 3^2}}{6} + \frac{\sqrt{75}}{2} = \frac{\sqrt{45}}{2} + \frac{\sqrt{75}}{2} = \frac{3\sqrt{5} + 5\sqrt{3}}{2}.
$$
Итак, сумма расстояний от точки $M$ до боковых сторон треугольника равна $\boxed{\frac{3\sqrt{5} + 5\sqrt{3}}{2}}$.
0
13 мая 2023 16:39
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Геометрия
Начертите неразвернутый угол AB отметьте две точки внутри этого угла 2 точки вне этого угла и две точки на сторонах угла...
точка м не лежит на прямой а. сколько прямых, не пересекающих прямую а, проходит через точку м? сколько из этих прямых параллельны прямой а?...
сторона правильного треугольника равна корень из 3. найдите радиус окружности вписанной в этот треугольник....
Помогите решить работу....
У прямоугольника 2 оси симметрии и это его диагонали или это серединные перпендикуляры его сторон...