Назад
Задача

Вокруг треугольника ABC описали окружность k. На сторонах треугольника отметили три точки A1, B1 и C1, после чего сам треугольник стёрли. Докажите, что его можно однозначно восстановить тогда и только тогда, когда прямые AA1, BB1 и CC1 пересекаются в одной точке.

Решение

  Лемма. Рассмотрим треугольники ABC и A'B'C', вписанные в окружность Ω; пусть их соответствующие стороны пересекаются в точках A1, B1, C1. Тогда     Доказательство. Из подобия треугольников AC1A' и B'C1B имеем     Перемножая эти равенства с четырьмя аналогичными, получаем требуемое.   Докажем сначала, что для любых точек A1, B1 на сторонах BC и AC найдётся не более одной точки C1 на стороне AB, для которой треугольник ABC восстанавливается однозначно. Зафиксируем треугольник ABC и точки A1, B1. Пусть A2, B2 – вторые точки пересечения прямых AA1, BB1 с окружностью Ω; C' – произвольная точка дуги A2CB2; A', B' – вторые точки пересечения прямых C'A1, C'B1 с Ω; C1 – точка пересечения AB и A'B'. Когда точка C' близка к A2 или к B2, точка C1 близка к A или B соответственно. При движении точки C' от A2 до B2 точка C1 непрерывно движется от A до B (в случае, когда

C = C',  рассматривается предельное положение точки C2; то, что оно существует, гарантируется леммой). Значит, для любой точки C1, кроме, возможно, вышеупомянутого предельного положения, треугольник ABC однозначно не восстанавливается, ибо существует второй треугольник A'B'C'.

  Осталось доказать, что, еслиAA1,BB1,CC1пересекаются в одной точкеT, то треугольник восстанавливается однозначно (тогда из вышедоказанного следует, что других случаев нет). Пусть это не так; тогда из леммы получаем    то есть отрезкиA'A1,B'B1,C'C1также пересекаются в одной точкеT', что невозможно. Действительно, пусть, например, точкаA'лежит на дугеAC; тогдаT'не может лежать в углеATB, так как его не пересекает отрезокA'A1. Остальные случаи разбираются аналогично.
Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет