ID: 00025109
В прямоугольном треугольнике катет AB и гипотенуза AC равны 15 и 3\sqrt{41} соответственно. К биссектрисе BL угла ABC проведён перпендикуляр CH. Найдите площадь треугольника CHL.
Источник: Сборник Ященко 2026
💡 Идея. Биссектриса делит прямой угол пополам, поэтому перпендикуляр CH отсекает равнобедренный прямоугольный треугольник — из него сразу находится CH. А HL — это просто разность двух отрезков, лежащих на одной прямой.
Раз AB — катет, а AC — гипотенуза, прямой угол находится при вершине B.
По теореме Пифагора находим второй катет:
BC=\sqrt{AC^{2}-AB^{2}}=\sqrt{\left(3\sqrt{41}\right)^{2}-15^{2}}=\sqrt{9\cdot 41-225}=\sqrt{369-225}=\sqrt{144}=12.
BL — биссектриса прямого угла ABC, поэтому она делит 90^\circ пополам: \angle ABL=\angle LBC=45^\circ.
В треугольнике BHC угол при H прямой (ведь CH\perp BL), а угол при B равен 45^\circ. Значит, третий угол тоже 45^\circ, и треугольник равнобедренный:
CH=BH=BC\cdot\sin 45^\circ=12\cdot\dfrac{\sqrt{2}}{2}=6\sqrt{2}.
Теперь найдём длину самой биссектрисы BL. Удобно посчитать площадь треугольника ABC двумя способами.
Первый способ — через катеты: S=\dfrac{1}{2}\cdot 15\cdot 12=90.
Второй способ — разрезать треугольник биссектрисой на два: S=S_{ABL}+S_{LBC}=\dfrac{1}{2}\cdot AB\cdot BL\cdot\sin 45^\circ+\dfrac{1}{2}\cdot BC\cdot BL\cdot\sin 45^\circ.
Вынесем общий множитель: S=\dfrac{1}{2}\cdot BL\cdot\dfrac{\sqrt{2}}{2}\cdot(15+12)=\dfrac{27\sqrt{2}}{4}\,BL.
Приравниваем: \dfrac{27\sqrt{2}}{4}\,BL=90, откуда
BL=\dfrac{360}{27\sqrt{2}}=\dfrac{40}{3\sqrt{2}}=\dfrac{20\sqrt{2}}{3}.
Точки H и L лежат на одной прямой BL, причём BH=6\sqrt{2}=\dfrac{18\sqrt{2}}{3} меньше, чем BL=\dfrac{20\sqrt{2}}{3}, поэтому H лежит между B и L, и
HL=BL-BH=\dfrac{20\sqrt{2}}{3}-\dfrac{18\sqrt{2}}{3}=\dfrac{2\sqrt{2}}{3}.
В треугольнике CHL сторона HL лежит на прямой BL, а CH этой прямой перпендикулярен, значит, CH — высота к стороне HL:
S_{CHL}=\dfrac{1}{2}\cdot HL\cdot CH=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{2\sqrt{2}}{3}\cdot 6\sqrt{2}=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{12\cdot 2}{3}=\dfrac{1}{2}\cdot 8=4.
Проверка себя: BL\approx 9{,}43, а BH\approx 8{,}49 — точка H действительно попала внутрь отрезка BL, и площадь получилась положительной.