Задача
Параллелограмм $ABCD$ разделён диагональю $BD$ на два равных треугольника. В треугольник $ABD$ вписан правильный шестиугольник так, что две его соседние стороны лежат на $AB$ и $AD$, а одна из вершин – на $BD$. В треугольник $CBD$ вписан правильный шестиугольник так, что две его соседние вершины лежат на $CB$ и $CD$, а одна из сторон – на $BD$. Какой из шестиугольников больше?

Решение
Решение 1:
Параллелограмм разделён на два данных шестиугольника, четыре невыпуклых четырёхугольника (обозначены на рисунке цифрами 1, 2, 3, 4) и треугольник, примыкающий к вершине $C$. Заметим, что четырёхугольники 1 и 4 подобны – они получаются вырезанием из двух подобных прямоугольных треугольников равнобедренных треугольников с углом 120° при вершине. Аналогично подобны четырёхугольники 2 и 3. Коэффициенты подобия равны отношению сторон данных шестиугольников.Но площади половинок параллелограмма $ABD$ и $CBD$ равны, причём половинка $ABD$ состоит из первого шестиугольника и четырёхугольников 1 и 2, а вторая – из второго шестиугольника, четырёхугольников 3 и 4 и ещё белого треугольника. Значит, сторона шестиугольника, примыкающего к вершине $A$, больше.

Решение 2: Диагональ красного шестиугольника совпадает с биссектрисой треугольника $ABD$, которая равна биссектрисе $CK$ треугольника $BCD$. Пусть синий шестиугольник – это $PQRSTU$, как на рисунке. Требуется сравнить диагонали $CK$ и $PS$ правильных шестиугольников. Они пересекаются в центре $O$ шестиугольника, так как четырёхугольник $PCQO$ вписанный, $CK$ биссектриса и поэтому делит дугу $POQ$ пополам, то есть проходит через $O$. Заметим, что прямая $CO$ пересекает отрезок $PQ$, поэтому (из симметрии относительно $O$) она пересекает и отрезок $TS$. Углы $PCK$ и $PSK$ равны по 60°. Далее есть несколько способов.

Ответ
Красный.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь