2086. Основание
MQ
трапеции
MNPQ
(
MQ\parallel NP
,
MQ\gt NP
) является диаметром окружности, которая касается прямой
MN
в точке
M
и пересекает сторону
PQ
в точке
K
, причём
PQ=4\sqrt{3}KQ
. Радиус окружности равен
R
,
\angle NQM=60^{\circ}
. Найдите площадь трапеции.
Ответ.
2R^{2}(5\sqrt{3}-6)
.
Указание.
\angle KMQ=15^{\circ}
.
Решение. Обозначим
KQ=x
,
PQ=4x\sqrt{3}
. Пусть
\angle KMQ=\alpha
,
F
— проекция точки
P
на
MQ
. Тогда
\angle FPQ=\angle KMQ=\alpha
. В прямоугольном треугольнике
PFQ
известно, что
\cos\alpha=\frac{PF}{PQ}=\frac{MN}{PQ}=\frac{2R\sqrt{3}}{4x\sqrt{3}}=\frac{R}{2x}.

Поскольку
\sin^{2}\alpha+\cos^{2}\alpha=1
, то
\frac{x^{2}}{4R^{2}}+\frac{R^{2}}{4x^{2}}=1.

Отсюда находим, что
\sin\alpha=\frac{x}{2R}=\sqrt{2}-\frac{\sqrt{3}}{4}.

Следовательно,
\alpha=15^{\circ}
. Тогда
NP=MF=MQ-FQ=2R-\frac{R(3+\sqrt{3})}{\sqrt{2}}=4R(2-\sqrt{3}),

S_{MNPQ}=\frac{1}{2}(MQ+NP)\cdot MN=2R^{2}(5\sqrt{3}-6).