2175. В треугольнике
ABC
боковые стороны
AB
и
BC
равны. Прямая, параллельная основанию
AC
, пересекает сторону
AB
в точке
D
, а сторону
BC
в точке
E
, причём каждый из отрезков
AD
,
EC
и
DE
равен 2. Точка
F
— середина отрезка
AC
, и точка
G
— середина отрезка
EC
, соединены отрезком прямой. Известно, что величина угол
GFC
равен
\beta
. Найдите площадь треугольника
ABC
.
Ответ.
(1+2\cos2\beta)^{2}\tg2\beta
.
Указание. Докажите, что угол при основании данного треугольника равен
2\beta
.
Решение. Поскольку
FG
— средняя линия треугольника
AEC
, то
FG
параллельно
AE
. Поэтому
\angle EAC=\angle GFC=\beta
. В равнобедренном треугольнике
ADE
известно, что
\angle DAE=\angle DEA=\angle EAC=\angle GFC=\beta.

Поэтому
\angle BCF=\angle BAC=2\beta
.
Пусть
K
— проекция точки
D
на основание
AC
. Тогда
FK=1,~AK=AD\cos\angle BAC=2\cos2\beta,

AF=KF+AK=1+2\cos2\beta.

Из прямоугольного треугольника
BFC
находим, что
BF=FC\tg\angle BCF=(1+2\cos2\beta)\tg2\beta.

Следовательно,
S_{\triangle ABC}=FC\cdot BF=(1+2\cos2\beta)^{2}\tg2\beta.