Олимпиадные задачи по теме «Геометрия» для 4-9 класса - сложность 3 с решениями

<div align="center"><img src="/storage/problem-media/111915/problem_111915_img_2.gif"></div>Угол <i>B</i> при вершине равнобедренного треугольника <i>ABC</i> равен 120°. Из вершины <i>B</i> выпустили внутрь треугольника два луча под углом 60° друг к другу, которые, отразившись от основания <i>AC</i> в точках <i>P</i> и <i>Q</i>, попали на боковые стороны в точки <i>M</i> и <i>N</i> (см. рис.). Докажите, что площадь треугольника <i>PBQ</i> равна сумме площадей треугольников <i>AMP</i> и <i>CNQ</i>.

Точки <i>P</i>₁, <i>P</i>₂, ..., <i>P</i>_<i>n</i>–1 делят сторону <i>BC</i> равностороннего треугольника <i>ABC</i> на <i>n</i> равных частей:  <i>BP</i>₁ = <i>P</i>₁<i>P</i>₂ = ... = <i>P</i>_<i>n</i>–l<i>C</i>.  Точка <i>M</i> выбрана на стороне <i>AC</i> так, что  <i>AM = BP</i>₁. <div align="center"><img src="/storage/problem-media/108681/problem_108681_img_2.gif"></div>Докажите,...

Из точки <i>O</i>, лежащей внутри выпуклого <i>n</i>-угольника <i>A</i>₁<i>A</i>₂...<i>A_n</i>, проведены отрезки ко всем вершинам: <i>OA</i>₁, <i>OA</i>₂, ..., <i> OA_n </i>. Оказалось, что все углы между этими отрезками и прилегающими к ним сторонами <i>n</i>-угольника – острые, причём  ∠<i>OA</i>₁<i>A_n</i> ≤ ∠<i>OA</i>₁<i>A</i>₂,  ∠<i>OA</i>₂<i>A</i><sub>1&...

Плоская выпуклая фигура ограничена отрезками<i> AB </i>и<i> AD </i>и дугой<i> BD </i>некоторой окружности (рис.1). Постройте какую-нибудь прямую, которая делит пополам: а) периметр этой фигуры; б) её площадь.

В прямоугольном треугольнике<i> ABC </i>точка<i> O </i>– середина гипотенузы<i> AC </i>. На отрезке<i> AB </i>взята точка<i> M </i>, а на отрезке<i> BC </i>– точка<i> N </i>, причём угол<i> MON </i>– прямой. Докажите, что<i> AM</i>2<i>+CN</i>2<i> = MN</i>2.

Прямая отсекает от правильного 10-угольника <i>ABCDEFGHIJ</i> со стороной 1 треугольник <i>PAQ</i>, в котором  <i>PA + AQ</i> = 1.

Найдите сумму углов, под которыми виден отрезок <i>PQ</i> из вершин <i>B, C, D, E, F, G, H, I, J</i>.

Квадрат <i>ABCD</i> и окружность $\Omega$ пересекаются в восьми точках так, что образуются четыре криволинейных треугольника: <i>AEF</i>, <i>BGH</i>, <i>CIJ</i>, <i>DKL</i> (<i>EF</i>, <i>GH</i>, <i>IJ</i>, <i>KL</i> — дуги окружности). Докажите, что

а) сумма длин дуг <i>EF</i> и <i>IJ</i> равна сумме длин дуг <i>GH</i> и <i>KL</i>;

б) сумма периметров криволинейных треугольников <i>AEF</i> и <i>CIJ</i> равна сумме периметров криволинейных треугольников <i>BGH</i> и <i>DKL</i>.

В выпуклом шестиугольнике <i>AC</i>₁<i>BA</i>₁<i>CB</i>₁   <i>AB</i>₁ = <i>AC</i>₁,  <i>BC</i>₁ = <i>BA</i>₁,  <i>CA</i>₁ = <i>CB</i>₁  и  ∠<i>A</i> + ∠<i>B</i> + ∠<i>C</i> = ∠<i>A</i>₁ + ∠<i>B</i>₁ + ∠<i>C</i>₁.

Докажите, что площадь треугольника <i>ABC</i> равна половине площади шестиугольника.

<i>n</i> красных и <i>n</i> синих точек, строго чередуясь, разделили окружность на 2<i>n</i> дуг так, что каждые две смежные из них имеют различную длину. При этом длины каждой из этих дуг равны одному из трёх чисел: <i>a, b</i> или <i>c</i>. Докажите, что <i>n</i>-угольник с красными вершинами и <i>n</i>-угольник с синими вершинами имеют равные периметры и равные площади.

а) Существуют ли два равных семиугольника, все вершины которых совпадают, но никакие стороны не совпадают?

б) А три таких семиугольника?

Может ли случиться, что шесть попарно непересекающихся параллелепипедов расположены в пространстве так, что из некоторой им не принадлежащей точки пространства не видно ни одной из их вершин? (Параллелепипеды непрозрачны.)  

Из центра окружности выходят <i>N</i> векторов, концы которых делят её на <i>N</i> равных дуг. Некоторые векторы синие, остальные – красные. Подсчитаем сумму углов "красный вектор – синий вектор" (каждый угол вычисляется от красного вектора к синему против часовой стрелки) и разделим её на общее число всех таких углов. Докажите, что полученная величина "среднего угла" равна 180°.

  Радиус <i>OM</i> круга равномерно вращается, поворачиваясь в секунду на угол ^360°/_<i>N</i>  (<i>N</i> – натуральное число, большее 3). В начальный момент он занимал положение <i>OM</i>₀, через секунду – <i>OM</i>₁, ещё через две секунды после этого (то есть через три секунды после начала) – <i>OM</i>₂, ещё через три секунды после этого – <i>OM</i>₃, и т. д., ещё через  <i>N</i> – 1  секунду после <i>ОМ</i>_<i>N</i>–2  – <i>OM</i>_<i>N</i>–1.

  При каких <i>N...

Правильный 4<i>k</i>-угольник разрезан на параллелограммы. Доказать, что среди них не менее <i>k</i> прямоугольников. Найти их общую площадь, если длина стороны 4<i>k</i>-угольника равна <i>a</i>.

Три плоскости разрезают параллелепипед на 8 шестигранников, все грани которых – четырёхугольники (каждая плоскость пересекает свои две пары противоположных граней параллелепипеда и не пересекает две оставшиеся грани). Известно, что вокруг одного из этих шестигранников можно описать сферу. Докажите, что и вокруг каждого из них можно описать сферу.

В выпуклом пятиугольнике <i>ABCDE</i> углы <i>ABC</i> и <i>CDE</i> равны по <!-- MATH $90^{\circ}$ --> 90^<tt>o</tt>, стороны <i>BC</i>, <i>CD</i> и <i>AE</i> равны по 1 и сумма сторон <i>AB</i> и <i>DE</i> равна 1. Докажите, что площадь пятиугольника равна 1.

Бумажная прямоугольная полоска помещается внутри данного круга. Полоску согнули (не обязательно пополам). Докажите, что после сгибания полоску можно также разместить в этом круге.

Точки <i>M</i> и <i>N</i> на сторонах <i>BC</i> и <i>AB</i> равностороннего треугольника <i>ABC</i> выбраны так, что площадь треугольника <i>AKC</i> равна площади четырёхугольника <i>BMKN</i> (<i>K</i> — точка пересечения отрезков <i>AM</i> и <i>CN</i>). Найдите угол <i>AKC</i>.

Равносторонние треугольники <i>ABC</i> и <i>PQR</i> расположены так, что вершина <i>C</i> лежит на стороне <i>PQ</i>, а вершина <i>R</i> — на стороне <i>AB</i>. Докажите, что <!-- MATH $AP \parallel BQ$ --> <i>AP</i> || <i>BQ</i>.

Существуют ли две трапеции, основания первой из которых соответственно равны боковым сторонам второй, а основания второй — боковым сторонам первой?

Каждая сторона выпуклого четырёхугольника разделена на 8 равных частей. Соответствующие точки деления на противоположных сторонах соединены друг с другом, и полученные клетки раскрашены в шахматном порядке. Докажите, что сумма площадей черных клеток равна сумме площадей белых клеток.

Взаимно перпендикулярные прямые <i>l</i> и <i>m</i> пересекаются в точке <i>P</i> окружности так, что они разбивают окружность на три дуги. Отметим на каждой дуге такую точку, что проведённая через неё касательная к окружности пересекается с прямыми <i>l</i> и <i>m</i> в точках равноотстоящих от точки касания. Докажите, что три отмеченные точки являются вершинами равностороннего треугольника.

а) 10 точек, делящие окружность на 10 равных дуг, попарно соединены пятью хордами. Обязательно ли среди них найдутся две хорды одинаковой длины?б) 20 точек, делящие окружность на 20 равных дуг, попарно соединены 10 хордами. Докажите, что среди них обязательно найдутся две хорды одинаковой длины?