«Квант» — научно-популярный физико-математический журнал (издаётся с 1970 года)
Старый сайт журнала: kvant.ras.ru

Задача М639

Условие задачи (1980, № 8) Задача М639 // Квант. — 1980. — № 8. — Стр. 26; 1981. — № 5. — Стр. 24.

В тетраэдре $ABCD$‍$(AC) \perp (BC)$‍‍ и $(AD) \perp (BD)$‍.‍ Докажите, что косинус угла между прямыми $AC$‍‍ и $BD$‍‍ меньше, чем $\dfrac{|CD|}{|AB|}$‍.

Ю. В. Нестеренко

Всесоюзная математическая олимпиада (XIV, 1980 год, 10 класс)


Изображения страниц

Решение задачи (1981, № 5) Задача М639 // Квант. — 1980. — № 8. — Стр. 26; 1981. — № 5. — Стр. 24.

Проведём $(BE) \parallel (CA)$‍‍ и $(AE) \parallel (CB)$‍‍ (см. рисунок). Косинус угла между прямыми $AC$‍‍ и $BD$‍‍ — это $|\cos \widehat{DBE}|$‍.

С другой стороны, четырёхугольник $ACBE$‍‍ — прямоугольник, поэтому $|AB| = |CE|$‍‍ и $\dfrac{|CD|}{|AB|}=\dfrac{|CD|}{|CE|}$‍.

Заметим, что вершины прямых углов $ACB$‍,$ADB$‍,$AEB$‍‍ лежат на сфере с диаметром $AB$‍.‍ Отрезок $CE$‍‍ тоже является диаметром этой сферы, поэтому угол $CDE$‍‍ — прямой и $\dfrac{|CD|}{|CE|}=\cos \widehat{DCE}$‍.‍ Нужное неравенство принимает теперь вид $|\cos \widehat{DBE}| \lt \cos \widehat{DCE}$‍.

Пусть $R$‍‍ — радиус сферы и $r$‍‍ — радиус окружности, получающейся в сечении сферы плоскостью $BDE$‍.‍ Так как эта плоскость не проходит через центр сферы, $r \lt R$‍‍ и из равенств $2r \cdot \sin \widehat{DBE}=|DE|=2R \cdot \sin \widehat{DCE}$‍‍ получаем $\sin \widehat{DBE} \gt \sin \widehat{DCE}$‍.‍ Значит, $|\cos \widehat{DBE}| \lt |\cos \widehat{DCE}|=\cos \widehat{DCE}$‍.

Рисунок

Ю. В. Нестеренко


Метаданные Задача М639 // Квант. — 1980. — № 8. — Стр. 26; 1981. — № 5. — Стр. 24.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1980. — № 8. — Стр.  [условие]

1981. — № 5. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М639 // Квант. — 1980. — № 8. — Стр. 26; 1981. — № 5. — Стр. 24.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m639/