Домашние задания: Геометрия

Какое наибольшее значение может принимать PH?

Решать будем средствами аналитической геометрии. Писать буду не все, просто потому что иначе места не хватит. Если что-то не понятно - пишите в комментарии.
Введем декартову систему координат с началом в точке A, Ox проходит через C (как на картинке). Координаты некоторых точек: A(0;0), B(xb;25), H(xb;0), C(xc;0). M - середина BC, M((xb+xc)/2;(yb+yc)/2)=M((xb+xc)/2; 25/2).
AM = √(((xb+xc)/2-0)^2+(25/2-0)^2) = 25, отсюда xb+xc=25√3.
M((25√3)/2; 25/2).
Уравнение прямой AM составим по 2 точкам, получаем y=x/√3.
Найдем координаты точки N(xn, yn). Известно, что она лежит на прямой AM и находится на расстоянии 13 от точки M. Запишем это (система уравнений):
yn=xn/√3
√((xn-(25√3)/2)^2+(yn-25/2)^2)=169
Решение: yn=19 или yn=6. Если yn=6, то (yn<ym) N находится на отрезке AM (между A и M), а по условию надо, чтобы N была точкой продолжения AM. Тогда yn=19, xn=19√3.

Составим уравнение прямой BH по 2 точкам B и H. Уравнение BH: x=xb.
Найдем координаты точки P(xp; yp). Она принадлежит прямой BH и прямой AM.
Система:
xp=xb
yp=xp/√3
Отсюда xp=xb, yp=xb/√3.
PH = √((xb-xb)^2+(xb√3-0)^2) = |xb√3|.

Теперь рассмотрим описанную около треугольника ABC окружность. Обозначим ее центр O(x0; y0), радиус - R. Ее уравнение:
(x-x0)^2+(y-y0)^2=R^2
Ей принадлежат точки A, B, C, N. Запишем это (система уравнений):
A:(0-x0)^2+(0-y0^2)=R^2
B:(xb-x0)^2+(25-y0)^2=R^2
C:(xc-x0)^2+(0-y0)^2=R^2
N:(xn-x0)^2+(yn-y0)^2=R^2

x0^2+y0^2=R^2
Подставим это в остальные уравнения. Получаем систему:
(xb-x0)^2+(25-y0)^2=x0^2+y0^2
(xc-x0)^2+y0^2=x0^2+y0^2
(xn-x0)^2+(yn-y0)^2=x0^2+y0^2

(xc-x0)^2+y0^2=x0^2+y0^2
(xc-x0)^2-x0^2=0
(xc-2x0)(xc)=0
xc=0 или xc=2x0
Если xc=0, то точки A и С совпадают и ABC не является треугольником. Остается xc=2x0, x0=xc/2.

Итак, мы выяснили, что yn=19, xn=19√3, xb+xc=25√3 (xb=25√3-xc), x0=xc/2 Подставим это в систему.
(25√3-xc-xc/2)^2+(25-y0)^2=(xc^2)/4+y0^2
(xc-x0)^2+y0^2=x0^2+y0^2 (это уравнение бесполезно после подстановки получаем 0=0)
(19√3-xc/2)^2+(19-y0)^2=(xc^2)/4+y0^2

(25√3-3xc/2)^2+(25-y0)^2=(xc^2)/4+y0^2 (1)
(19√3-xc/2)^2+(19-y0)^2=(xc^2)/4+y0^2 (2)

Домножим уравнение (2) на -1 и сложим его с первым.
(25√3-3xc/2)^2+(25-y0)^2-(19√3-xc/2)^2-(19-y0)^2=0
Раскроем все скобки, что-то сократится. Выразим y0 через xc.
y0 = 1/6 (xc^2 - (28√3)xc + 528)
Теперь в уравнении (2) раскроем скобки и выразим y0 через xc.
y0 = 38 - (xс√3)/2

Получаем новую систему:
y0 = 1/6 (xc^2 - (28√3)xc + 528)
y0 = 38 - (xс√3)/2

1/6 (xc^2 - (28√3)xc + 528) = 38 - (xс√3)/2
Раскроем все скобки. Получается квадратное уравнение.
Его решения:
xc=5√3 или xc=20√3
xb=25√3-xc
xb=20√3 или xb=5√3

По-условию требуется найти наибольшее возможное значение PH.
При xb=20√3 PH = |20√3√3|=60
При xb=5√3 PH = |5√3√3|=15

Наибольшее значение PH - 60.
Виктория Долотина
Виктория Долотина
69 560
Лучший ответ
Виктория Долотина Интересные задачки вы предлагаете. Ко многим вашим другим задачам я также пытался применить метод координат, но сталкивался со сложными системами уравнений, решение которых получить возможно, но это заняло бы много времени. Хотя, на олимпиаде за несколько часов можно попытаться эти системы осилить.
Виктория Долотина Ошибка в самом начале
Записано: √((xn-(25√3)/2)^2+(yn-25/2)^2)=169
А надо было √((xn-(25√3)/2)^2+(yn-25/2)^2)=13
Виктория Долотина Чёрт, я только что заметил, что PH должно быть меньше BH. Ну, в общем, у меня тут есть где-то ошибка. Ну ладно, главное, чтобы сама идея и план решения были вам понятны. Можете поискать эту ошибку если не лень.
Виктория Долотина А все, нашел ошибку
Система:
xp=xb
yp=xp/√3
Отсюда xp=xb, yp=xb/√3.
PH = √((xb-xb)^2+(xb/√3-0)^2) = |xb/√3|.
Ну и максимальное значение будет при xb = 20√3, PH = |20√3/√3| = 20
Светлана Кор https://otvet.mail.ru/question/222462658 помогите с этим пожалуйста