В тупоугольном треугольнике угол тупой. Точка лежит вне треугольника . и — перпендикуляры к сторонам и соответственно, причём пересекает сторону . Высота треугольника пересекает отрезок в точке .
а) Докажите, что острые углы и равны.
б) Найдите длину стороны , если , .
Развёрнутое задание второй части — реши на бумаге и сверься с разбором
а) По условию и , то есть
Из точек и отрезок виден под прямым углом. Точки, из которых отрезок виден под прямым углом, лежат на окружности, построенной на этом отрезке как на диаметре. Значит, точки , , , лежат на окружности с диаметром .
По условию отрезок пересекает сторону , то есть отрезки и — пересекающиеся диагонали четырёхугольника . Четырёхугольник с пересекающимися диагоналями выпуклый, поэтому вершины и лежат по одну сторону от прямой . Следовательно, вписанные углы и опираются на одну и ту же дугу и потому равны:
Теперь выразим угол . В прямоугольном треугольнике углы и острые, поэтому основание высоты, проведённой из вершины прямого угла, лежит на гипотенузе . Треугольник прямоугольный с прямым углом , и сумма его острых углов равна :
Луч проходит внутри прямого угла , поэтому
Итак, . Оба угла острые: угол острый, потому что в треугольнике уже есть тупой угол . Что и требовалось доказать.
б) Точка лежит на высоте , поэтому луч совпадает с лучом и по пункту а)
Рассмотрим треугольники и . Точка лежит на стороне , поэтому угол у них общий: . Кроме того, . Значит, треугольники подобны по двум углам, причём вершине соответствует , вершине — вершина , вершине — вершина . Запишем отношение подобия:
Так как лежит на отрезке , то . Тогда
Ответ: б) .