Математика · 2025/26 · Заключительный этап

Середина диагонали делит площадь пополам

Условие

Через середину MM диагонали ACAC произвольного выпуклого четырехугольника ABCDABCD проведена прямая EFEF параллельная BDBD, пересекающая стороны ABAB и ADAD. Найти площадь четырехугольника ABCDABCD, если известно, что площадь четырехугольника BCDFBCDF равна 55.

К условию
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BD
Показан произвольный выпуклый четырёхугольник, AM = MC и EF ∥ BD. Закрашенная область имеет заданную площадь 5.
О задаче · 9 класс · 15 баллов
Олимпиада
Шаг в будущее
Предмет / класс
Математика · 9 класс
Сезон / этап
2025/26 · Заключительный этап
Комплект
Вариант 1 · задача 2
Официальные баллы15 балловСумма максимумов по критериям: 100.
Сложность Popov Academy4/5 · предварительно

Для подготовки: 9 класс.

Исследуй задачу

Модель с пояснениями к решениюПостроение по шагам

Есть пояснения и построения из решения. Открой, когда захочешь воспользоваться этой помощью.

Три сравнения площади

Переключатель выделяет фигуры, о которых идёт речь в доказательстве; рисунки используют одну конфигурацию.

1. Общее основание BD

SABCD=d(hA+hC)2S_{ABCD}=\frac{d(h_A+h_C)}2: складываем площади по разные стороны BDBD.

К этому шагу
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BDhAhC

2. Подобие у вершины A

Сравниваем AEFAEF и ABDABD. Середина диагонали определяет отношение их высот.

К этому шагу
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BDhAhC

3. Две равные части

SABF=12SABCDS_{ABF}=\frac12S_{ABCD}. Оставшаяся часть BCDFBCDF тоже занимает половину.

К этому шагу
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BD

Переключение показывает шаги одного построения. Все состояния доступны статично; данные задачи не меняются.

Записать идею

Личный черновик для заметок и расчётов. Он никуда не отправляется и не проверяется.

Подсказка 1

Рассмотрите треугольники с общим основанием BDBD. Выразите площадь четырёхугольника через их высоты.

Подсказка 2

Прямая через середину ACAC, параллельная BDBD, проходит посередине между параллелями через AA и CC. Это позволит найти отношение AF/ADAF/AD.

Разобрать решение по шагам
01

Возьмём диагональ BD за общее основание

Обозначим длину BDBD через dd, а расстояния от вершин AA и CC до прямой BDBD через hAh_A и hCh_C. В выпуклом четырёхугольнике эти вершины лежат по разные стороны диагонали. Поэтому

SABCD=d(hA+hC)2.S_{ABCD}=\frac{d(h_A+h_C)}2.
К этому шагу
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BDhAhC
ABD и CBD имеют одно основание BD, но свои высоты.
02

Используем середину другой диагонали

Пусть E∈ABE\in AB, F∈ADF\in AD. Прямая EFEF проходит через середину MM отрезка ACAC и параллельна BDBD. Почему здесь появляется сумма высот? Расстояние между параллельными прямыми через AA и CC равно hA+hCh_A+h_C: диагональ BDBD находится между ними. Середина отрезка ACAC находится и посередине между этими параллельными прямыми. Поэтому расстояние от AA до EFEF равно hA+hC2\frac{h_A+h_C}{2}. Треугольники AEFAEF и ABDABD подобны: угол AA общий, EF∥BDEF\parallel BD. Отношение сторон равно отношению высот:

AFAD=hA+hC2hA=hA+hC2hA.\frac{AF}{AD}=\frac{\frac{h_A+h_C}{2}}{h_A}=\frac{h_A+h_C}{2h_A}.
К этому шагу
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BDhAhC
Для подобия сравниваются AEF и ABD — обе фигуры с вершиной A.
03

Сравним площади частей

Треугольники ABFABF и ABDABD имеют основания AFAF и ADAD на одной прямой и общую высоту из BB. Значит,

SABF=AFAD SABD=hA+hC2hA⋅dhA2=d(hA+hC)4=12SABCD.S_{ABF}=\frac{AF}{AD}\,S_{ABD}=\frac{h_A+h_C}{2h_A}\cdot\frac{dh_A}{2}=\frac{d(h_A+h_C)}4=\frac12S_{ABCD}.

Четырёхугольник BCDFBCDF — оставшаяся половина площади. Поэтому SABCD=2⋅5=10S_{ABCD}=2\cdot5=10.

К этому шагу
Произвольный выпуклый четырёхугольник и параллельная прямаяABCDMEFS = 5EF ∥ BD
Отрезок BF делит фигуру на ABF и BCDF: у каждой половина общей площади.
Ответ

SABCD=10S_{ABCD}=10.

Главная идея

Использовать параллельные прямые и подобие, чтобы показать равенство двух частей площади.

Как заметить эту идею в другой задаче

Середина диагонали вместе с параллелью другой диагонали часто связана с равенством площадей, даже если фигура не симметрична.

Возможная ошибка

Принять EFEF за среднюю линию треугольника ABDABD: середина дана на ACAC, а не на его стороне.

Источник и примечания

Официальный источник

PDF организатора · страницы 2 · задача 2 ↗

Шаг в будущее · 2025/26 · математика · 9 класс · заключительный этап · вариант 1.

Авторский разбор Popov Academy.

Можете объяснить решение своими словами?

Следующий учебный шаг

Попробуй похожую задачу

Учебная схема