Päevaülesanne

Juhuslik

Harjutuskomplekt

Balti Tee 1996 · Ülesanne 3

Geomeetria

Let ABCDA B C D be a unit square and let PP and QQ be points in the plane such that QQ is the circumcentre of triangle BPCB P C and DD is the circumcentre of triangle PQAP Q A. Find all possible values of the length of segment PQP Q.

Muuda valikut

Kui oled valmis

Ülevaatematerjal muutub kättesaadavaks järgmise päevaülesannete komplektiga.

Ülevaade

Teemad

Konstruktsioonid, geomeetrilised kohad, lõikumine ühes punktis ja kollineaarsus · Nurgad ja kaugused · Kolmnurgad ja märkimisväärsed punktid

Lahendused

Lahendus

Solution:

As QQ is the circumcentre of triangle BPCBPC, we have ∣PQ∣=∣QC∣|PQ| = |QC| and QQ lies on the perpendicular bisector ss of BCBC. On the other hand, as DD is the circumcentre of triangle PQAPQA, QQ lies on the circle centred at DD and passing through AA. Thus QQ must be one of the two intersection points Q1Q_1 and Q2Q_2 of this circle and the line ss. We may choose Q1Q_1 to lie inside, and Q2Q_2 outside of the square ABCDABCD.

Let EE and FF be the midpoints of ADAD and BCBC, respectively. We have ∣AQ1∣=∣DQ1∣=∣DA∣=1|AQ_1| = |DQ_1| = |DA| = 1. Hence ∣EQ1∣=32|EQ_1| = \frac{\sqrt{3}}{2} and ∣FQ1∣=1−32|FQ_1| = 1 - \frac{\sqrt{3}}{2}. The Pythagorean theorem applied to the triangle CFQ1CFQ_1 now yields

∣CQ1∣2=∣CF∣2+∣FQ1∣2=(12)2+(1−32)2=2−3|CQ_1|^2 = |CF|^2 + |FQ_1|^2 = \left(\frac{1}{2}\right)^2 + \left(1 - \frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = 2 - \sqrt{3}

and hence ∣CQ1∣=2−3|CQ_1| = \sqrt{2 - \sqrt{3}}.

Similarly, ∣Q2E∣=32|Q_2E| = \frac{\sqrt{3}}{2}, and the Pythagorean theorem applied to the triangle CFQ2CFQ_2 now yields

∣CQ2∣2=∣CF∣2+∣FQ2∣2=(12)2+(1+32)2=2+3|CQ_2|^2 = |CF|^2 + |FQ_2|^2 = \left(\frac{1}{2}\right)^2 + \left(1 + \frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = 2 + \sqrt{3}

and hence ∣CQ2∣=2+3|CQ_2| = \sqrt{2 + \sqrt{3}}.

Hence the possible values of the length of the segment PQPQ are 2−3\sqrt{2 - \sqrt{3}} and 2+3\sqrt{2 + \sqrt{3}}.

Võistluse kontekst

Balti Tee tulemused 1996

10 võistkonda

Keskmine tulemus
4,5 / 5
4 või 5 punkti
9 / 10
Eesti
5 / 5

Punktijaotus

01
10
20
30
40
59
Kõigi võistkondade punktid
VõistkondPunktid
Poland5 / 5
Latvia5 / 5
Sweden5 / 5
Denmark5 / 5
St. Petersburg5 / 5
Finland5 / 5
Norway0 / 5
Lithuania5 / 5
Estonia5 / 5
Iceland5 / 5