В окружность радиуса R вписан треугольник ABC. Вторая окружность радиуса r, концентрическая с первой, касается одной стороны треугольника и делит каждую из двух других сторон на три равные части.
а) Докажите, что треугольник ABC равнобедренный.
б) Найдите
Пояснение: концентрические окружности — это окружности, у которых совпадают центры.
а) Так как центр окружности лежит в точке пересечения серединных перпендикуляров, то точка H является серединой стороны BC. Обозначим BH = HC = a, AK = KL = LB = x, AM = MN = NC = y. Из свойств касательной и секущей получаем:
Получили, что AB = 3x = AC, то есть треугольник ABC — равнобедренный. Заодно получается, что точки A, O и H лежат на одной прямой.
Что и требовалось доказать.
б) Из пункта а) известно, что откуда
Выразим различными способами площадь треугольника ABC.
- Через основание и высоту:
Через все стороны и радиус описанной окружности:
По формуле Герона:
где
то есть:
Приравнивая второй и третий результат (и подставляя ), получим:
Теперь приравняем первое и второе выражения для площади, откуда получим:
Ответ:

