6600. Найдите геометрическое место центров прямоугольников, вписанных в треугольник
ABC
так, что одна сторона прямоугольника лежит на наибольшей стороне
AB
, а концы противоположной стороны — на сторонах
AC
и
BC
.
Ответ. Отрезок (без концов), один конец которого — середина
AB
, а второй — середина высоты
CH
.
Указание. Медиана
CP
треугольника
ABC
проходит через середину любого отрезка с концами на сторонах
AC
и
BC
, параллельного стороне
AB
.
Решение. Пусть сторона
KL
прямоугольника
KLMN
лежит на наибольшей стороне
AB
треугольника
ABC
, а вершины
M
и
N
— на сторонах
BC
и
AC
соответственно,
P
— середина
AB
.
Поскольку
MN\parallel AB
, медиана
CP
проходит через середину
E
отрезка
MN
. Отрезок
EF
, соединяющий середины
E
и
F
сторон
MN
и
KL
прямоугольника
KLMN
, и диагональ
LN
прямоугольника пересекаются в центре
X
прямоугольника. Поскольку отрезок
EF
параллелен высоте
CH
треугольника
ABC
, луч
PX
, содержащий медиану треугольника
CPH
, проходит через середину
Q
отрезка
CH
. Таким образом центр любого прямоугольника, о котором говорится в условии задачи, лежит на отрезке
PQ
.
Обратно, пусть
X
— произвольная внутренняя точка отрезка
PQ
, где
P
— середина стороны
AB
, а
Q
— середина высоты
CH
. Рассмотрим точку
F
пересечения медианы
CP
треугольника
ABC
и прямой, проходящей через точку
X
параллельно высоте
CH
. Пусть эта прямая пересекает отрезок
AB
в точке
F
. Медиана
PQ
прямоугольного треугольника
CPH
проходит через середину отрезка
EF
, значит,
X
— середина
EF
. Через точку
F
проведём прямую, параллельную
AB
. Пусть
M
и
N
— точки пересечения этой прямой со сторонами
BC
и
AC
соответственно, а
L
и
K
— основания перпендикуляров, опущенных из этих точек на сторону
AB
. Медиана
CP
треугольника
ABC
проходит через середину отрезка
MN
, значит,
E
— середина
MN
. Тогда
F
— середина
KL
, а середина
X
отрезка
EF
, соединяющего середины противоположных сторон
MN
и
KL
прямоугольника
KLMN
— центр этого прямоугольника.