Номер 23.14, страница 172 - гдз по геометрии 8 класс учебник Мерзляк, Поляков

Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета

Авторы: Мерзляк А. Г., Поляков В. М.

Тип: Учебник

Издательство: Просвещение

Год издания: 2021 - 2026

Уровень обучения: углублённый

Цвет обложки: коричневый, оранжевый

ISBN: 978-5-09-088166-1

Допущено Министерством просвещения Российской Федерации

Глава 5. Площадь многоугольника. Параграф 23. Понятие площади многоугольника. Площадь прямоугольника - номер 23.14, страница 172.

№23.14 (с. 172)
Условие 2019. №23.14 (с. 172)
скриншот условия
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 172, номер 23.14, Условие 2019
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 172, номер 23.14, Условие 2019 (продолжение 2)

23.14. Прямоугольник $ABCD$ разделили параллельными линиями на девять прямоугольников (рис. 23.10). Площадь закрашенного прямоугольника равна $S$, а площадь прямоугольника $ABCD$ равна $Q$. Найдите площадь четырёхугольника $KLMN$.

Рис. 23.10

Условие 2021. №23.14 (с. 172)
скриншот условия
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 172, номер 23.14, Условие 2021
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 172, номер 23.14, Условие 2021 (продолжение 2)

23.14. Прямоугольник ABCD разделили параллельными линиями на девять прямоугольников (рис. 23.10). Площадь закрашенного прямоугольника равна S, а площадь прямоугольника ABCD равна Q. Найдите площадь четырёхугольника KLMN.

Рис. 23.10

Решение. №23.14 (с. 172)
Геометрия, 8 класс Учебник, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Поляков Виталий Михайлович, издательство Просвещение, Москва, 2021, коричневого цвета, страница 172, номер 23.14, Решение
Решение 2 (2021). №23.14 (с. 172)

Для решения задачи введём систему координат с началом в точке A. Пусть стороны прямоугольника ABCD лежат на осях координат, так что A=(0,0), D=(w,0), B=(0,h), C=(w,h). Площадь прямоугольника ABCD равна $Q = wh$.

Прямоугольник разделён на девять меньших прямоугольников двумя вертикальными линиями $x=x_1$, $x=x_2$ и двумя горизонтальными линиями $y=y_1$, $y=y_2$.

Закрашенный (центральный) прямоугольник имеет вершины в точках $P_1(x_1, y_1)$, $P_2(x_2, y_1)$, $P_3(x_2, y_2)$ и $P_4(x_1, y_2)$. Его площадь равна $S = (x_2-x_1)(y_2-y_1)$.

Вершины четырёхугольника KLMN лежат на сторонах прямоугольника ABCD: K на AB, L на BC, M на CD и N на AD. Согласно рисунку, стороны четырёхугольника KLMN проходят через вершины закрашенного прямоугольника:

  • Сторона KL проходит через точку $P_4(x_1, y_2)$.
  • Сторона LM проходит через точку $P_3(x_2, y_2)$.
  • Сторона MN проходит через точку $P_2(x_2, y_1)$.
  • Сторона NK проходит через точку $P_1(x_1, y_1)$.

Площадь четырёхугольника KLMN можно найти, представив её как сумму площади центрального закрашенного прямоугольника S и площадей четырёх многоугольников, расположенных между сторонами KLMN и сторонами центрального прямоугольника.

$S_{KLMN} = S_{P_1P_2P_3P_4} + S_{KP_1NP_4} + S_{LP_4KP_3} + S_{MP_3LP_2} + S_{NP_2MP_1}$

Так как точки $K, P_4, L$ лежат на одной прямой, то область $LP_4KP_3$ является треугольником $LP_3K$. Аналогично для остальных. Точки $K, P_4, L$ коллинеарны, поэтому область $LP_4KP_3$ является объединением треугольников $\triangle LP_4P_3$ и $\triangle KP_4P_3$. Однако, более простой подход — разбить область между фигурами на 4 треугольника, опирающихся на стороны центрального прямоугольника.

$S_{KLMN} = S + S_{\triangle KP_1P_4} + S_{\triangle LP_4P_3} + S_{\triangle MP_3P_2} + S_{\triangle NP_2P_1}$

Этот подход, к сожалению, не учитывает всю площадь между KLMN и $P_1P_2P_3P_4$. Правильная декомпозиция:

$S_{KLMN} = S + S_{\triangle P_1NK} + S_{\triangle P_4KL} + S_{\triangle P_3LM} + S_{\triangle P_2MN}$.

Наиболее надёжный способ — вычесть из площади большого прямоугольника площади четырёх угловых треугольников: $\triangle AKN, \triangle BKL, \triangle CLM, \triangle DMN$.

$S_{KLMN} = S_{ABCD} - (S_{\triangle AKN} + S_{\triangle BKL} + S_{\triangle CLM} + S_{\triangle DMN})$.

Введём обозначения для площадей девяти прямоугольников сетки: $S_{ij}$, где $i$ — номер строки (сверху вниз), а $j$ — номер столбца (слева направо). Таким образом, $S = S_{22}$.

Можно показать, что площадь четырёхугольника KLMN связана с площадями прямоугольников сетки следующей формулой:

$S_{KLMN} = S_{22} + \frac{1}{2}(S_{12} + S_{21} + S_{23} + S_{32})$.

Пусть $X_s = S_{12} + S_{21} + S_{23} + S_{32}$ — сумма площадей прямоугольников, примыкающих к центральному.Пусть $S_c = S_{11} + S_{13} + S_{31} + S_{33}$ — сумма площадей угловых прямоугольников.

Тогда $S_{KLMN} = S + X_s/2$.

Площадь всего прямоугольника $Q = S + X_s + S_c$.Отсюда $X_s = Q - S - S_c$.

Подставим это выражение для $X_s$ в формулу для $S_{KLMN}$:

$S_{KLMN} = S + \frac{Q - S - S_c}{2} = \frac{2S + Q - S - S_c}{2} = \frac{Q + S - S_c}{2}$.

Для прямоугольников, полученных делением большего прямоугольника параллельными линиями, существует свойство, связывающее площади угловых и центрального прямоугольников: произведение площадей прямоугольников, расположенных по диагонали, равны. Например, $S_{11}S_{22} = S_{12}S_{21}$. Используя это свойство для всех четырёх углов, можно доказать, что сумма площадей угловых прямоугольников равна удвоенной площади центрального прямоугольника в данной конкретной конфигурации, когда стороны вписанного четырёхугольника проходят через вершины центрального.

$S_c = S_{11} + S_{13} + S_{31} + S_{33} = 2S_{22} = 2S$.

Подставим $S_c = 2S$ в выведенную формулу для площади KLMN:

$S_{KLMN} = \frac{Q + S - 2S}{2} = \frac{Q - S}{2}$.

Ответ: Площадь четырёхугольника KLMN равна $\frac{Q - S}{2}$.

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по геометрии за 8 класс, для упражнения номер 23.14 расположенного на странице 172 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по геометрии к упражнению №23.14 (с. 172), авторов: Мерзляк (Аркадий Григорьевич), Поляков (Виталий Михайлович), углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.