Päevaülesanne

Juhuslik

Harjutuskomplekt

Balti Tee 1998 · Ülesanne 12

Geomeetria

In a triangle ABC,∠BAC=90∘A B C, \angle B A C=90^{\circ}. Point DD lies on the side BCB C and satisfies ∠BDA=2∠BAD\angle B D A=2 \angle B A D. Prove that

1∣AD∣=12(1∣BD∣+1∣CD∣)\frac{1}{|A D|}=\frac{1}{2}\left(\frac{1}{|B D|}+\frac{1}{|C D|}\right)
Muuda valikut

Kui oled valmis

Ülevaatematerjal muutub kättesaadavaks järgmise päevaülesannete komplektiga.

Ülevaade

Teemad

Koordinaadid ja vektorid · Nurgad ja kaugused · Kolmnurgad ja märkimisväärsed punktid

Lahendused

Lahendus

Solution:

Diagram for the mathnet 0108 1 of bw-1998-12. Figure 3

Let OO be the circumcentre of triangle ABCABC (i.e., the midpoint of BCBC) and let ADAD meet the circumcircle again at EE (see Figure 3). Then ∠BOE=2∠BAE=∠CDE\angle BOE = 2 \angle BAE = \angle CDE, showing that ∣DE∣=∣OE∣|DE| = |OE|. Triangles ADCADC and BDEBDE are similar; hence

∣AD∣∣BD∣=∣CD∣∣DE∣,∣AD∣∣CD∣=∣BD∣∣DE∣\frac{|AD|}{|BD|} = \frac{|CD|}{|DE|}, \quad \frac{|AD|}{|CD|} = \frac{|BD|}{|DE|}

and finally

∣AD∣∣BD∣+∣AD∣∣CD∣=∣CD∣∣DE∣+∣BD∣∣DE∣=∣BC∣∣DE∣=∣BC∣∣OE∣=2\frac{|AD|}{|BD|} + \frac{|AD|}{|CD|} = \frac{|CD|}{|DE|} + \frac{|BD|}{|DE|} = \frac{|BC|}{|DE|} = \frac{|BC|}{|OE|} = 2

which is equivalent to the equality we have to prove.

Alternative solution. Let ∠BAD=α\angle BAD = \alpha and ∠CAD=β\angle CAD = \beta. By the conditions of the problem, α+β=90∘\alpha + \beta = 90^\circ (hence sin⁡β=cos⁡α\sin \beta = \cos \alpha), ∠BDA=2α\angle BDA = 2\alpha and ∠CDA=2β\angle CDA = 2\beta. By the law of sines,

∣AD∣∣BD∣=sin⁡3αsin⁡α=3−4sin⁡2α\frac{|AD|}{|BD|} = \frac{\sin 3\alpha}{\sin \alpha} = 3 - 4 \sin^2 \alpha

and

∣AD∣∣CD∣=sin⁡3βsin⁡β=3−4sin⁡2β=3−4cos⁡2α.\frac{|AD|}{|CD|} = \frac{\sin 3\beta}{\sin \beta} = 3 - 4 \sin^2 \beta = 3 - 4 \cos^2 \alpha.

Adding these two equalities we get the claimed one.

Võistluse kontekst

Balti Tee tulemused 1998

11 võistkonda

Keskmine tulemus
3,0 / 5
4 või 5 punkti
6 / 11
Eesti
5 / 5

Punktijaotus

04
10
20
31
40
56
Kõigi võistkondade punktid
VõistkondPunktid
Latvia3 / 5
Estonia5 / 5
Poland5 / 5
Finland5 / 5
St. Petersburg0 / 5
Sweden0 / 5
Denmark5 / 5
Iceland0 / 5
Norway0 / 5
Germany5 / 5
Lithuania5 / 5