Всесиб 2026, 11 класс, задача 3

( баллов) Докажите, что любой неравнобедренный треугольник можно разбить на три треугольника, радиусы описанных окружностей которых равны.

Фото или PDF, до 20 МБ на файл, до 10 файлов. Ответ проверят вручную.
Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

Доказательство. Рассмотрим произвольный треугольник .

  1. Пусть сначала - остроугольный, обозначим за точку пересечения его высот, в этом случае лежит внутри треугольника. Хорошо известно, что угол, скажем, равен , поэтому точка, симметричная относительно стороны , лежит на описанной окружности треугольника . Отсюда следует, что окружность, симметричная относительно , является описанной окружностью треугольника (Достаточно широко известный факт, за его недоказательство в решении снимаем всего балл). Аналогично рассуждая для сторон и , получим, что описанные окружности треугольников , и получаются из симметрией относительно сторон , и соответственно и имеют одинаковые радиусы описанных окружностей, равные радиусу описанной окружности треугольника , что даёт требуемое в условии разбиение в случае остроугольного . Заметим, что в случае остроугольного треугольника его не равнобедренность неважна. Она существенна только для прямо- и тупоугольного треугольников.

  2. Пусть - тупоугольный не равнобедренный, считаем тупым угол и, без ограничения общности, что угол больше угла . Восстановим серединный перпендикуляр к стороне , пусть - точка его пересечения со стороной , треугольник - равнобедренный. Рассмотрим описанную окружность треугольника , угол между её касательной в точке и хордой равен углу и больше угла , равного . Кроме того, угол острый и поэтому меньше тупого угла , поэтому вершина лежит вне описанной окружности треугольника . Следовательно, эта окружность пересекает сторону в некоторой внутренней точке , отличной от и . Четырёхугольник вписанный, поэтому описанная окружность треугольника является и описанной окружностью треугольника . Осталось заметить, что в силу равнобедренности треугольника радиусы описанных окружностей треугольников и равны: . Таким образом, треугольники , и образуют требуемое в условии разбиение для тупоугольного треугольника . Есть ещё один подходящий вариант расположения точки на стороне - когда угол равен углу , а не , как в рассмотренной выше конструкции, тогда радиусы описанных окружностей треугольников и равны: . Рассуждение пункта проходит и в остроугольном неравнобедренном треугольнике, если считать величины углов в порядке по возрастанию , поэтому конструкция пункта является универсальной для любого не равнобедренного треугольника.

  3. Есть ещё один способ искомого разбиения. Снова считаем, что величины углов в порядке идут по возрастанию . Отметим на стороне точку такую, что , треугольник - равнобедренный. На отрезке отметим точку такую, что . Тогда радиусы описанных окружностей треугольников , и равны: .

1

Решение содержит только случай остроугольного треугольника в духе пункта

3
2

Полное решение в духе конструкции пункта

7
3

Если отсутствует точное объяснение того, что точка лежит на стороне (минус 2)

2
4

Нет обоснования равенства радиусов описанных окружностей треугольников и (минус 1)

1
5

Нет обоснования равенства радиусов описанных окружностей треугольников и (минус 2)

2
Максимум: 7

Похожие задачи

Всесиб 2022, 11 класс, задача 4

(7 баллов) Пусть H - точка пересечения высот остроугольного треугольника ABC, точка M - середина стороны AC. На стороне AB выбрана точка K такая, что прямая BH делит отрезок CK пополам. Доказать, что отрезки MH и CK перпендикулярны.

Всесиб 2025, 11 класс, задача 5

(7 баллов) В выпуклом n-угольнике проведены диагонали, разбивающие его на треугольники, и не пересекающиеся по внутренним точкам. При этом из каждой вершины выходит чётное, может быть нулевое, количество диагоналей. Доказать, что это возможно тогда и только тогда, когда n делится на 3.

Всесиб 2026, 10 класс, задача 4

(7 баллов) В остроугольном треугольнике ABC обозначим за I центр вписанной в него окружности, а за P - точку пересечения прямой, зеркально симметричной прямой AB относительно биссектрисы CI и прямой, зеркально симметричной прямой BC относительно биссектрисы AI. Докажите, что PI перпендикулярна сторо

Всесиб 2024, 11 класс, задача 4

(7 баллов) Биссектриса угла A параллелограмма ABCD пересекает сторону BC и продолжение стороны DC за точку C в точках K и M соответственно (как показано на рисунке). Доказать, что центр описанной окружности треугольника KCM лежит на описанной окружности треугольника BCD. Рисунок к задаче 11.4