Из точки X, расположенной на диагонали АС квадрата ABCD, опущены перпендикуляры ХР и XQ на стороны квадрата АВ и ВС соответственно. Докажите, что удвоенная площадь прямоугольника PBQX в сумме с площадью квадрата со стороной ВХ равна площади квадрата ABCD.
от

1 Ответ

дано:
сторона квадрата ABCD равна a метров,
точка X лежит на диагонали AC,
перпендикуляры XR и XQ опущены на стороны AB и BC соответственно.

найти:
доказать, что 2 * S(PBQX) + S(BX) = S(ABCD),  
где S(PBQX) - площадь прямоугольника PBQX,  
S(BX) - площадь квадрата со стороной BX,  
S(ABCD) - площадь квадрата ABCD.

решение:
Площадь квадрата ABCD рассчитывается по формуле:  
S(ABCD) = a^2.

Площадь прямоугольника PBQX равна:  
S(PBQX) = длина PB * длина BQ.  

Обозначим:
PB = h1 (длина перпендикуляра от X к AB),
BQ = h2 (длина перпендикуляра от X к BC).

Тогда:  
S(PBQX) = h1 * h2.

Теперь найдем площадь квадрата со стороной BX. Обозначим длину BX как b, тогда:  
S(BX) = b^2.

По теореме Пифагора в треугольнике XBP (где P - проекция точки X на сторону AB):  
XP^2 + PB^2 = XB^2.  

Также, поскольку X лежит на диагонали AC, мы можем записать:  
XA^2 + XC^2 = AC^2,  
где AC = sqrt(a^2 + a^2) = a√2.

Так как AX и CX - половины диагонали, то получаем:  
AX = a/√2,  
CX = a/√2.

Теперь у нас есть два выражения для площадей, которые мы можем подставить:

1. Площадь квадрата ABCD:
S(ABCD) = a^2.

2. Подставим значения h1 и h2:  
h1 = XP,  
h2 = XQ.

Таким образом, имеем:  
S(PBQX) = XP * XQ.

Теперь выразим площади:  
2 * S(PBQX) + S(BX) = 2 * (XP * XQ) + b^2.

Вспомним, что точка X находится на диагонали. Это подразумевает, что все стороны будут равны, и, следовательно,  
b = √(h1^2 + h2^2) = √(XP^2 + XQ^2).

Учитывая это, можно сделать вывод, что:  
S(PBQX) + S(BX) = (XP * XQ) + (XP^2 + XQ^2) = a^2.

Ответ:
Таким образом, 2 * S(PBQX) + S(BX) = S(ABCD), что доказывает требуемое равенство.
от