<< к заданиям
Всероссийская олимпиада школьников по математике, 8 класс, 2022 год, 3 этап
дата проведения: 30 ноября 2022

Задача 5.

В выпуклом четырёхугольнике ABCD биссектрисы углов A и C параллельны, а биссектрисы углов B и D пересекаются под углом 46°, как изображено на рисунке. Сколько градусов составляет острый угол между биссектрисами углов A и B?


Ответ на Задачу 5.

Ответ: 67°.

Решение:

Отметим точки пересечения биссектрис K, L, M, N (см. рисунок ниже).

Кроме этого, обозначим A = 2α, B = 2β, C = 2γ, D = 2δ. Поскольку сумма углов четырёхугольника ABCD равна 360°, имеем:

2α+2β+2γ+2δ=360°

α+β+γ+δ=180°

Рассмотрим треугольник KMN. В нём:

  • MKN = 46°,
  • KMN = ALM = α+β, так как ALM — внешний угол треугольника ABL (этот угол и нужно найти в задаче),
  • KNM = CND = 180°γδ=α+β.

Следовательно, треугольник KMN — равнобедренный, и KMN = 180°46°2 = 67°.

Другое решение:

Зафиксируем угол A и перенесём параллельно угол C так, чтобы вершина C оказалась на биссектрисе угла A. (Или более формально, отметим на биссектрисе угла A точку C и проведём из неё лучи, сонаправленные лучам CB и CD; пересечения этих лучей с лучами AB и AD соответственно обозначим через B и D, как на рисунке ниже)

Стороны нового четырёхугольника ABCD параллельны сторонам исходного; значит, и углы между этими сторонами такие же. Следовательно, биссектрисы нового четырёхугольника параллельны соответствующим биссектрисам исходного, и углы между ними тоже сохранились.

Но это означает, что биссектрисы углов A и C совпадают, то есть вся новая картинка симметрична относительно прямой AC (из равенства треугольников ABC и ADC по общей стороне и прилежащим к ней углам). Из симметрии следует, что другие две биссектрисы пересекаются на прямой AC и образуют с ней равные углы. Тогда искомый угол после удвоения будет дополнять 46° до развёрнутого. Следовательно, он равен 12(180°46°) = 67°.