Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 1 № 4381
i

6. (Внеш­няя лемма о тре­зуб­це) Точка W' пе­ре­се­че­ния бис­сек­три­сы внеш­не­го угла A тре­уголь­ни­ка ABC с опи­сан­ной окруж­но­стью тре­уголь­ни­ка ABC делит дугу BC по­по­лам и рав­но­уда­ле­на от точек B, C и двух цен­тров внев­пи­сан­ных окруж­но­стей, ка­са­ю­щих­ся сто­рон AB и AC.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

До­ка­жем, что точка W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка пе­ре­се­че­ния бис­сек­три­сы внеш­не­го угла A тре­уголь­ни­ка ABC с опи­сан­ной окруж­но­стью яв­ля­ет­ся се­ре­ди­ной дуги BC, со­дер­жа­щей A, и рав­но­уда­ле­на от вер­шин B, C и цен­тров внев­пи­сан­ных окруж­но­стей, ка­са­ю­щих­ся сто­рон AB и AC.

1.  Внут­рен­няя бис­сек­три­са угла A пе­ре­се­ка­ет опи­сан­ную окруж­ность в се­ре­ди­не дуги BC, не со­дер­жа­щей A. Внеш­няя бис­сек­три­са пер­пен­ди­ку­ляр­на внут­рен­ней, по­это­му она пе­ре­се­ка­ет окруж­ность в точке, диа­мет­раль­но про­ти­во­по­лож­ной ука­зан­ной, то есть в се­ре­ди­не дру­гой дуги BC, ко­то­рая со­дер­жит A. Сле­до­ва­тель­но, точка W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка делит дугу BC по­по­лам.

2.  Цен­тры внев­пи­сан­ных окруж­но­стей IB и IC лежат на внеш­них бис­сек­три­сах угла A. По­сколь­ку W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка также при­над­ле­жит этой пря­мой, точки A, W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка , I_B, I_C лежат на одной пря­мой.

3.  Обо­зна­чим углы тре­уголь­ни­ка: \angle A= альфа , \angle B= бета , \angle C= гамма . Так как W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка - се­ре­ди­на дуги BC, со­дер­жа­щей A, то \angle W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B C= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \widehatW в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка C= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Луч BIB - внут­рен­няя бис­сек­три­са угла B, по­это­му \angle I_B B C= дробь: чис­ли­тель: бета , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Тогда

 \angle W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B I_B=\angle W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B C минус \angle I_B B C=90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: бета , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

В тре­уголь­ни­ке A B I_B: \angle B A I_B=90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка плюс дробь: чис­ли­тель: альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби (внеш­няя бис­сек­три­са), \angle A B I_B= дробь: чис­ли­тель: бета , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Сле­до­ва­тель­но,

 \angle A I_B B=180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка 90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка плюс дробь: чис­ли­тель: альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: бета , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: бета , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Из кол­ли­не­ар­но­сти A, W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка , I_B по­лу­ча­ем \angle B I_B W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка =\angle B I_B A=90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: бета , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Таким об­ра­зом, в тре­уголь­ни­ке W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B I_B углы при вер­ши­нах B и IB равны, зна­чит, тре­уголь­ник рав­но­бед­рен­ный и W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B=W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка I_B.

4.  Ана­ло­гич­но W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка C=W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка I_C. По­сколь­ку W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка - се­ре­ди­на дуги BC, со­дер­жа­щей A, хорды W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B и W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка C равны. Учи­ты­вая преды­ду­щие ра­вен­ства, имеем

 W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка B=W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка C=W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка I_B=W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка I_C

Сле­до­ва­тель­но, точка W в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­уда­ле­на от вер­шин B, C и от цен­тров внев­пи­сан­ных окруж­но­стей IB и I_C.

Источник: Лемма о три­лист­ни­ке, фор­му­ла Эй­ле­ра