Вопрос:

17. В трапеции ABCD известно, что AB=CD, ∠BDA = 54° и ∠BDC = 33°. Найдите угол ABD. Ответ дайте в градусах.

Ответ:

Решение:

Так как \( AB=CD \), трапеция ABCD равнобедренная.

В равнобедренной трапеции углы при каждом основании равны. Также диагонали равны: \( AC = BD \).

В равнобедренной трапеции углы, опирающиеся на одну и ту же боковую сторону, в сумме дают \( 180^\circ \) (как односторонние углы при параллельных основаниях и секущей).

Рассмотрим треугольник BCD. Сумма углов в треугольнике равна \( 180^\circ \).

\( \angle CBD = 180^\circ - \angle BDC - \angle BCD \).

У нас есть \( \angle BDC = 33^\circ \). Нам нужно найти \( \angle BCD \).

В равнобедренной трапеции углы при основании равны. \( \angle ABC = \angle BCD \).

Рассмотрим диагональ BD. Она делит угол \( \angle ABC \) на два угла: \( \angle ABD \) и \( \angle DBC \).

\( \angle ABC = \angle ABD + \angle DBC \).

Так как \( AC = BD \), то треугольники ABC и BCD равны (по трем сторонам: AB=CD, BC - общая, AC=BD).

Следовательно, \( \angle BAC = \angle ABD \) и \( \angle ACB = \angle BDC = 33^\circ \).

В треугольнике BCD: \( \angle CBD = 180^\circ - 33^\circ - \angle BCD \).

В трапеции ABCD: \( \angle ABC + \angle BCD = 180^\circ \) (односторонние углы).

\( \angle ABD + \angle DBC + \angle BCD = 180^\circ \).

Мы знаем \( \angle BDA = 54^\circ \) и \( \angle BDC = 33^\circ \). Значит, \( \angle ADC = \angle BDA + \angle BDC = 54^\circ + 33^\circ = 87^\circ \).

В равнобедренной трапеции углы при нижнем основании равны, значит \( \angle ABC = \angle BCD \).

И углы при верхнем основании равны: \( \angle BAD = \angle ADC = 87^\circ \).

Теперь найдем \( \angle BCD \):

\( \angle ABC + \angle BCD = 180^\circ \) и \( \angle ABC = \angle BCD \).

\( 2 \angle BCD = 180^\circ \) → \( \angle BCD = 90^\circ \).

Но это не так, потому что \( \angle ADC = 87^\circ \) и \( \angle BCD \) должны быть равны. В равнобедренной трапеции углы при одном основании равны, а углы при разных основаниях в сумме дают \( 180^\circ \).

Значит, \( \angle ABC = \angle BCD \) и \( \angle BAD = \angle ADC \).

\( \angle ADC = 54^\circ + 33^\circ = 87^\circ \).

\( \angle ABC + \angle ADC = 180^\circ \) (это не всегда верно, только если BC || AD).

Рассмотрим треугольник ABD. \( \angle ABD + \angle BDA + \angle BAD = 180^\circ \).

\( \angle ABD + 54^\circ + \angle BAD = 180^\circ \).

В равнобедренной трапеции \( \angle BAD = \angle ADC = 87^\circ \).

\( \angle ABD + 54^\circ + 87^\circ = 180^\circ \)

\( \angle ABD + 141^\circ = 180^\circ \)

\( \angle ABD = 180^\circ - 141^\circ = 39^\circ \).

Проверим: \( \angle ABC = \angle ABD + \angle DBC = 39^\circ + 33^\circ = 72^\circ \).

\( \angle BCD = 180^\circ - \angle ABC = 180^\circ - 72^\circ = 108^\circ \).

В треугольнике BCD: \( \angle CBD = 33^\circ \), \( \angle BDC = 33^\circ \), \( \angle BCD = 180^\circ - 33^\circ - 33^\circ = 114^\circ \).

Что-то не сходится. Вернемся к тому, что \( AC = BD \).

В равнобедренной трапеции \( \angle CAD = \angle BDA = 54^\circ \) и \( \angle ACB = \angle BDC = 33^\circ \).

\( \angle ABC = \angle ABD + \angle DBC \).

\( \angle ADC = \angle ADB + \angle BDC = 54^\circ + 33^\circ = 87^\circ \).

В равнобедренной трапеции углы при основании равны, значит \( \angle ABC = \angle BCD \) и \( \angle BAD = \angle ADC = 87^\circ \).

Из \( \angle BDA = 54^\circ \) и \( \angle ADC = 87^\circ \), следует \( \angle ABD = \angle ADC - \angle BDC = 87^\circ - 33^\circ = 54^\circ \). Это неверно.

Правильно: \( \angle ABD = \angle ADC - \angle BDC \) если D лежит внутри угла ADC. Но нам дано \( \angle BDA \) и \( \angle BDC \).

В равнобедренной трапеции \( \angle CAD = \angle BDA = 54^\circ \) и \( \angle ACB = \angle BDC = 33^\circ \).

Так как \( AB=CD \), то \( \triangle ABD = \triangle DCA \) (по двум сторонам и углу между ними).

\( AB=CD \), \( AD = AD \), \( \angle BAD = \angle ADC \).

\( \angle ABD = \angle DCA \).

\( \angle DCA = \angle DCB - \angle ACB = \angle DCB - 33^\circ \).

\( \angle ABC = \angle DCB \).

\( \angle DBC = \angle ABC - \angle ABD \).

Рассмотрим \( \triangle BCD \). \( \angle CDB = 33^\circ \). \( \angle BCD \).

\( \angle ABC + \angle BCD = 180^\circ \).

\( \angle ABD + \angle DBC + \angle BCD = 180^\circ \).

В равнобедренной трапеции \( \angle BAC = \angle ABD \).

В \( \triangle ABD \): \( \angle ABD + \angle BDA + \angle BAD = 180^\circ \).

\( \angle ABD + 54^\circ + \angle BAD = 180^\circ \).

Углы при основании AD равны: \( \angle BAD = \angle ADC = 54^\circ + 33^\circ = 87^\circ \).

\( \angle ABD + 54^\circ + 87^\circ = 180^\circ \)

\( \angle ABD = 180^\circ - 54^\circ - 87^\circ = 39^\circ \).

Ответ: 39.