В параллелограмме ABCD расположены две равные непересекающиеся окружности. Первая касается сторон AD, AB и BC, вторая — сторон AD, CD и BC.
а) Докажите, что общая внутренняя касательная l окружностей проходит через точку пересечения диагоналей параллелограмма ABCD.
б) Пусть ABCD — прямоугольник, а прямая l касается окружностей в точках M и N. Найдите площадь четырёхугольника с вершинами в точках M, N и в центрах окружностей, если AD = 16, а расстояние между центрами окружностей равно 10.
а) Пусть O — точка пересечения диагонали AC параллелограмма с общей внутренней касательной l к данным окружностям, P и Q — точки пересечения
Пусть O1 и O2 — центры первой и второй окружностей соответственно. Первая окружность касается стороны AD в точке K, вторая окружность касается стороны BC в точке L.
Лучи AO1 и CO2 — биссектрисы равных углов BAD и BCD, значит, прямоугольные треугольники AKO1 и CLO2 равны по катету (радиусы равных окружностей) и противолежащему острому углу. Тогда AK = CL. Аналогично KP = LQ. Следовательно,
Значит, треугольники AOP и COQ равны по стороне и двум прилежащим к ней углам, поэтому AO = OC, а точка O — середина диагонали AC, то есть центр параллелограмма ABCD.
б) ABCD — прямоугольник, поэтому его сторона AD равна сумме диаметра окружности и отрезка O1O2, то есть 2r + O1O2 = AD, 2r + 10 = 16, следовательно, r = 3.
Четырёхугольник O1MO2N — параллелограмм, поскольку его противоположные стороны O1M и O2N равны и параллельны. Диагонали O1O2 и MN параллелограмма O1MO2N пересекаются в точке O и делятся этой точкой пополам.
Площадь параллелограмма O1MO2N в четыре раза больше площади треугольника OO1M, в котором
По теореме Пифагора
Следовательно,
Ответ: б) 24.

