10287. На плоскости дан квадрат и точка
P
. Могут ли расстояния от точки
P
до вершин квадрата оказаться равными 1, 1, 2 и 3?
Ответ. Нет.
Решение. Пусть дан квадрат
ABCD
. Рассмотрим два случая: равны расстояния от точки
P
1) до соседних вершин квадрата; 2) до противоположных вершин квадрата.
Первый способ. 1) Пусть
PA=PD=1
(рис. 1). Тогда точка
P
лежит на серединном перпендикуляре к стороне
AD
, поэтому
PB=PC
, что противоречит условию задачи.
2) Пусть
PA=PC=1
. Тогда точка
P
лежит на серединном перпендикуляре к диагонали
AC
, т. е. на прямой
BD
, и
PB=2
. При этом, если точка
P
лежит вне квадрата (рис. 2), то это противоречит тому, что угол
ABP
тупой (
AP
— не наибольшая сторона треугольника
ABP
), а если точка
P
внутри квадрата (рис. 3), то
AC=BD=5
, что противоречит неравенству треугольника
AC\lt PA+PC
.
Второй способ. Для любого прямоугольника
ABCD
и произвольной точки
P
верно равенство
PA^{2}+PC^{2}=PB^{2}+PD^{2}

(см. задачу 2169). При подстановке данных в полученное равенство можно убедиться в том, что ни один из двух случаев невозможен.