Назад
Задача

Внутри остроугольного треугольника ABC выбрана точка M, являющаяся:

а) точкой пересечения медиан;

б) точкой пересечения биссектрис;

в) точкой пересечения высот.

Докажите, что если радиусы окружностей, вписанных в треугольники AMB, BMC, AMC равны, то треугольник ABC — правильный.

Решение

а) Поскольку площади треугольников AMB, BMC и AMC равны (каждая из них составляет третью часть площади треугольника ABC), то из формулы S = pr следует, что равны и периметры этих треугольников (рис 1).

Допустим, что AB > BC. Тогда угол ADB — тупой (D — середина стороны AC). Поэтому AM > MC. Следовательно, периметр треугольника AMB больше периметра треугольника BMC, что невозможно.

б) Пусть O1, O2, O3 — центры вписанных окружностей треугольников AMB, BMC и AMC. Поскольку радиусы этих окружностей равны, а BM — биссектриса угла ABC, то первая и вторая окружности касаются отрезка BM в одной и той же точке (рис.2). Аналогично для остальных пар окружностей.

Поскольку биссектрисы треугольника ABC являются серединными перпендикулярами к сторонам равностороннего треугольника O1O2O3, то точка M — центр треугольника O1O2O3. Поэтому, например,

$\angle$BMC = 120o, а т.к. $\angle$BMC = 90o + ${\frac{1}{2}}$$\angle$A, то $\angle$A = 60o. Аналогично $\angle$B = 60o.

в) Предположим, что BC > AC (рис.3). Обозначим через D и E точки касания вписанных окружностей треугольников AMC и BMC со сторонами AC и BC соответственно, r — радиус окружностей. Поскольку радиусы этих окружностей равны и $\angle$CAM = $\angle$CBM, то AD = BE. Поэтому CD < CE.

С другой стороны, поскольку BC > AC, то $\angle$BAC > $\angle$ABC. Поэтому

$\displaystyle \angle$MCA = 90o - $\displaystyle \angle$BAC < 90o - $\displaystyle \angle$ABC = $\displaystyle \angle$BCM.
Тогда
CD = r cos$\displaystyle {\textstyle\frac{1}{2}}$$\displaystyle \angle$MCA > r cos$\displaystyle {\textstyle\frac{1}{2}}$$\displaystyle \angle$BCM = CE,
что невозможно. Аналогично докажем, чтоBCне может быть меньшеAC.
Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет