12102. Окружность, вписанная в прямоугольную трапецию, разбивает её большую боковую сторону на отрезки, равные 3 и 12. Найдите диагонали трапеции.
Ответ. 15,
6\sqrt{13}
.
Решение. Пусть
ABCD
— прямоугольная трапеция с прямым углом при вершине
A
и с основаниями
AD
и
BC
,
K
— точка касания с боковой стороной
CD
вписанной в трапецию окружности с центром
O
радиуса
r
,
CK=3
и
KD=12
;
L
,
M
и
N
— точки касания окружности с основаниями
AD
,
BC
и меньшей боковой стороной
AB
соответственно.
Треугольник
COD
прямоугольный (см. задачу 313), а
OK=r
— его высота, проведённая из вершины прямого угла, поэтому
r=OK=\sqrt{CK\cdot KD}=\sqrt{3\cdot12}=6

(см. задачу 2728), а так как высота
AB
трапеции равна диаметру вписанной окружности, то
AB=12
.
Четырёхугольники
ANOL
и
BMON
— квадраты со стороной 6, а
DL=DK=12
и
CM=CK=3
, поэтому
AD=AL+LD=6+12=18,~BC=BM+MC=6+3=9.

Следовательно, по теореме Пифагора
BD=\sqrt{AD^{2}+AB^{2}}=\sqrt{18^{2}+12^{2}}=6\sqrt{9+4}=6\sqrt{13},

AC=\sqrt{BC^{2}+AB^{2}}=\sqrt{9^{2}+12^{2}}=3\sqrt{9+16}=15.