СПбГУ 2026, 10-11 классы, задача 6
( баллов) Центры четырех шаров радиуса находятся в вершинах квадрата со стороной . Прямой круговой цилиндр касается всех четырех шаров внешним образом, его ось перпендикулярна к паре параллельных сторон квадрата и образует с плоскостью квадрата угол . Найдите радиус цилиндра.
Ответ: .

Решение. Пусть цилиндр имеет радиус . Рассмотрим проекцию на плоскость, перпендикулярную оси цилиндра. Проекцией квадрата, образованного центрами шаров, будет прямоугольник со сторонами и . Проекциями шаров будут окружности радиуса , с центрами в вершинах этого прямоугольника, а проекцией цилиндра - окружность радиуса . Точки касания цилиндра с шарами перейдут в точки касания окружностей. Пусть - точка пересечения оси цилиндра с плоскостью проекции. Тогда расстояние от точки до каждой из вершин прямоугольника равно . Следовательно, эта точка является пересечением диагоналей прямоугольника и . Таким образом, .