12431. Вершина
K
прямоугольника
KLMN
лежит на диаметре окружности, вершины
L
,
N
и середина стороны
LM
лежат на окружности, а вершина
M
— вне окружности. Известно, что
LM=2KL
, а диаметр окружности равен 10. Найдите стороны прямоугольника.
Ответ.
\sqrt{10}
,
2\sqrt{10}
.
Решение. Обозначим через
x
меньшую сторону прямоугольника. Пусть
AB
— диаметр окружности,
P
и
Q
— середины сторон соответственно
LM
и
KN
прямоугольника
KLMN
,
C
— точка пересечения луча
NK
с окружностью. Тогда
KLPQ
и
MNQP
— квадраты, а
CLPN
— трапеция, вписанная в окружность. Она равнобедренная, поэтому
\angle LCN=\angle PNC=45^{\circ},~CK=KL=x.

Пусть
O
— центр окружности. Центральный угол
POC
вдвое больше соответствующего вписанного угла
CNP
, значит,
\angle COP=2\angle PCN=90^{\circ}.

Из прямоугольного треугольника
CQP
получаем, что
CP=\sqrt{CQ^{2}+PQ^{2}}=\sqrt{x^{2}+4x^{2}}=x\sqrt{5},

а так как
CP
— гипотенуза равнобедренного прямоугольного треугольника
COP
с боковыми сторонами
OC=OP=5
, то
CP=5\sqrt{2}
. Из уравнения
x\sqrt{5}=5\sqrt{2}
находим, что
x=\sqrt{10}
. Тогда
LM=2x=2\sqrt{10}
.