Условие
Диагонали выпуклого четырёхугольника ABCD пересекаются в точке O. Докажите, что S(AOB)·S(COD) = S(BOC)·S(AOD), где S — площадь треугольника.
Подсказка
У треугольников AOB и BOC общая вершина B. Как относятся их площади?
Сравните так же треугольники AOD и COD и составьте пропорцию.
Показать ответ
S(AOB)·S(COD)=S(BOC)·S(AOD)
Пошаговое решение
- Сравниваем треугольники с общей вершиной B
Четырёхугольник выпуклый, поэтому O лежит внутри обеих диагоналей и отрезки AO и OC лежат на одной прямой AC. Треугольники AOB и BOC имеют общую вершину B, а их основания AO и OC лежат на прямой AC, поэтому высота, проведённая из B к прямой AC, у них общая. Значит, S(AOB) : S(BOC) = AO : OC.
- Сравниваем треугольники с общей вершиной D
Так же у треугольников AOD и COD общая вершина D и основания AO и OC на прямой AC, высота из D к прямой AC общая. Значит, S(AOD) : S(COD) = AO : OC.
- Приравниваем отношения
Правые части равны, поэтому S(AOB) : S(BOC) = S(AOD) : S(COD).
- Применяем основное свойство пропорции
Произведение крайних членов пропорции равно произведению средних: S(AOB)·S(COD) = S(BOC)·S(AOD), что и требовалось доказать.
- Проверяем обоснования и типичную ошибку
Нужно явно сказать, почему у треугольников общая высота: основания лежат на одной прямой AC, а вершина общая. Можно рассуждать и через формулу S = ½·ab·sin φ: синусы смежных углов при точке O равны. Типичная ошибка — объявить треугольники AOB и COD подобными: это верно только для трапеции, а здесь четырёхугольник произвольный.
Ответ: S(AOB)·S(COD)=S(BOC)·S(AOD)
Критерии оценивания (2 балла)
- 2
- Доказательство верное, все шаги обоснованы: показано, что у треугольников AOB и BOC (а также AOD и COD) общая высота к прямой AC, получены отношения S(AOB) : S(BOC) = AO : OC и S(AOD) : S(COD) = AO : OC, и по свойству пропорции выведено нужное равенство.
- 1
- Доказательство в целом верное, но содержит неточность: например, отношение площадей треугольников записано как отношение оснований без объяснения, что высота из общей вершины одна и та же, а остальные переходы верны.
- 0
- Не выполнены условия начисления баллов по этой учебной рубрике.