Назад
Задача

На плоскости расположены три окружности Ω1, Ω2, Ω3 радиусов r1, r2, r3 соответственно – каждая вне двух других, причём  r1 > r2  и   r1 > r3. Из точки пересечения общих внешних касательных к окружностям Ω1 и Ω2 проведены касательные к окружности Ω3, а из точки пересечения общих внешних касательных к окружностям Ω1 и Ω3 проведены касательные к окружности Ω2. Докажите, что последние две пары касательных образуют четырёхугольник, в который можно вписать окружность, и найдите её радиус.

Решение

  Пусть O1, O2, O3 – центры окружностей Ω1, Ω2, Ω3 соответственно; A – точка пересечения общих внешних касательных к окружностям Ω1 и Ω3, B – к окружностям Ω1 и Ω2. Поскольку точка пересечения общих внешних касательных к двум окружностям является их центром гомотетии, то четвёртая окружность должна быть гомотетичной окружности Ω2 с центром гомотетии A и окружности Ω3 с центром гомотетии B. Поэтому её центр O должен лежать на пересечении отрезков AO2 и BO3.

  Осталось найти такое число r, что окружность Ω с центром O и радиусом r гомотетична Ω2 с центром гомотетии A (то есть  r : r2 = AO : AO2)  и одновременно гомотетична Ω3 с центром гомотетии B (то есть  r : r3 = AO : AO3).  Для этого сначала найдём  AO : AO2.   Первый способ. Через точку A проведём прямую, параллельную O1B, до пересечения с прямой BO3 в точке T. Из подобия треугольников AO3T и O1O3B следует, что   

а из подобия треугольников AOT и O2OB – что       Второй способ. Поместим в точки O1, B и A массы r2r3,  r3(r1r2)  и  r2(r1r3)  соответственно. Тогда O2 – центр масс точек O1 и B, O3 – центр масс точек O1 и A, следовательно, O1 – центр масс всех трёх точек. Значит,     Отсюда     Ту же самую величину мы получим и при нахождении r из соотношения  r : r3 = BO : BO3  (r2 и r3 просто поменяются местами).

Ответ

  

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет