Задача
Диагонали вписанно-описанного четырехугольника $ABCD$ пересекаются в точке $L$. Даны три отрезка, равные $AL$, $BL$, $CL$. Восстановите четырехугольник с помощью циркуля и линейки.
Решение
Так как $ABCD$ – вписанный, то $AL\cdot LC=BL\cdot LD$, т.е. мы знаем длину отрезка $DL$. Пусть $|AL|=a$, $|BL|=b$, $|CL|=c$, $|DL|=d$.
Пусть окружность, вписанная в $ABCD$, касается сторон $AB$, $BC$, $CD$, $DA$ в точках $P$, $Q$, $R$, $S$ соответственно. Известно, что в описанном четырехугольнике прямые $PR$ и $QS$ проходят через $L$. Кроме того, поскольку $ABCD$ – вписанный, $PR$ и $QS$ являются биссектрисами углов между $AC$ и $BD$.
Пусть $AS=AP=a'$, $BP=BQ=b'$, $CQ=CR=c'$, $DR=DS=d'$. По теореме о биссектрисе $AL:LB=AP:PB$, т.е. $a':a=b':b$. Аналогично получаем, что $a':a=b':b=c':c=d':d$. Обозначим это отношение через $x$. Тогда $AB=(a + b)x$, и аналогичные выражения получаем для $BC$, $CD$ и $DA$.
По теореме Птолемея $AB\cdot CD+BC\cdot DA=AC\cdot BD$, откуда находим $$x=\sqrt{(a + c)(b + d)/((a + b)(c + d) + (b +c)(d + a))}.$$ Используя это значение $x$, мы можем построить циркулем и линейкой отрезки $AB$, $BC$, $CD$, $DA$, а значит и четырехугольник $ABCD$.
Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь