Neka je ABCD konveksan četverokut takav da je ∣AB∣=4, ∣BC∣=7, ∣AD∣=5, ∣∠CBA∣=90∘, te su kutovi ∠ADC i ∠DCB šiljasti i međusobno sukladni. Odredi duljinu dužine CD.
Prvo rješenje.
Neka je točka S presjek pravaca AD i BC.
Iz uvjeta zadatka imamo da je ∣∠CDS∣=∣∠SCD∣ iz čega slijedi da je trokut DCS jednakokračan, tj. ∣SC∣=∣SD∣.
Označimo s x=∣SC∣=∣SD∣. Tada je
∣SA∣∣SB∣=∣SD∣−∣AD∣=x−5,=∣SC∣−∣BC∣=x−7.
Primjenom Pitagorinog poučka na trokut ABS redom imamo
42+(x−7)2x2−14x+654xx=(x−5)2=x2−10x+25=40,=10.
Neka je N nožište okomice iz točke D na pravac BC.
Uočimo da su trokuti DNS i ABS slični prema K–K poučku o sličnosti trokuta jer su pravokutni i imaju zajednički kut u vrhu S.
Iz gornje sličnosti redom računamo
∣SB∣∣SN∣=∣SA∣∣SD∣=2,
iz čega slijedi da je ∣SN∣=2∣SB∣=6.
Analogno je ∣DN∣=2∣AB∣=8.
Konačno, primjenom Pitagorinog poučka na trokut DCN možemo izračunati duljinu dužine CD.
∣CD∣=∣CN∣2+∣DN∣2=42+82=45.
Drugo rješenje.
Neka su točke E i F redom nožišta okomica iz A i B na pravac DC te neka je točka G nožište okomice iz A na pravac BF.
Označimo s φ=∣∠CDA∣=∣∠BCD∣.
Promotrimo pravokutni trokut FCB. Imamo da je
∣∠FBC∣=90∘−∣∠BCF∣=90∘−φ.
Nadalje, kako je ∣∠ABC∣=90∘ slijedi da je
∣∠ABG∣=90∘−∣∠FBC∣=φ.
U pravokutnim trokutima AGB, DEA i FCB redom vrijedi
∣BG∣∣GF∣=∣AE∣∣BF∣=4cosφ,=5sinφ,=7sinφ.
Duljinu dužine BF možemo zapisati kao
∣BF∣=∣BG∣+∣GF∣.
Uvrštavanjem gornjih izraza za duljine ∣BG∣, ∣GF∣ i ∣BF∣ slijedi
7sinφ=4cosφ+5sinφ,
odnosno nakon sređivanja dobijemo da je
sinφ=2cosφ.
Kvadriranjem prethodne jednadžbe i korištenjem sin2φ=1−cos2φ dobivamo
1−cos2φcos2φ=4cos2φ=51.
Kako je φ<90∘ slijedi da je cosφ=55 i sinφ=2cosφ=525.
U pravokutnim trokutima AGB, DEA i FCB redom slijedi