Решение.
1) Пусть M — середина боковой стороны AB. По условию AM=MB=40:2=20. Проведём через точку M прямую, параллельную основаниям трапеции BC и AD. Пусть эта прямая пересекает сторону CD в точке K. Тогда MK — средняя линия трапеции ABCD.
2) Рассмотрим треугольник MDK. По условию DK — биссектриса угла ADC, значит, ∠ADK=∠KDC. Так как MK∥AD, то ∠ADK=∠MKD как накрест лежащие углы при параллельных прямых и секущей DK. Следовательно, ∠KDC=∠MKD, и треугольник MKD является равнобедренным с основанием DK. Отсюда MK=KD.
3) Так как MK — средняя линия трапеции, точка K является серединой стороны CD. Значит, KD=CD:2=41:2=20,5. Тогда и средняя линия MK=20,5.
4) Используем формулу средней линии трапеции: MK=2BC+AD. Подставим известные значения: 20,5=216+AD. Отсюда 41=16+AD, следовательно, нижнее основание AD=41−16=25.
5) Для нахождения площади трапеции нужно найти её высоту. Проведём высоты BH и CE из вершин верхнего основания на нижнее. Пусть AH=x. Тогда ED=AD−BC−x=25−16−x=9−x. Высота h=BH=CE. По теореме Пифагора из треугольников ABH и DCE:
h2=AB2−AH2=402−x2
h2=CD2−ED2=412−(9−x)2
6) Приравняем выражения для h2:
1600−x2=1681−(81−18x+x2)
1600−x2=1681−81+18x−x2
1600=1600+18x
18x=0, откуда x=0.
Это означает, что сторона AB перпендикулярна основаниям, и трапеция является прямоугольной. Тогда высота h=AB=40.
7) Найдём площадь трапеции по формуле S=2BC+AD⋅h:
S=216+25⋅40=20,5⋅40=820.
Ответ: 820
Источник: ФИПИ