Две окружности пересекаются в точках М и N. На одной из окружностей отмечены точки А и С, а на второй — В и D так, что ABCD — параллелограмм. Диагонали параллелограмма равны 2 и 6, а расстояние от их точки пересечения до прямой MN равно 2.
а) Докажите, что расстояние между центрами окружностей равно 2.
б) Найдите площадь параллелограмма ABCD, если радиусы окружностей равны 5 и 4.
а) Пусть диагонали параллелограмма пересекаются в точке K, точки O1 и O2 — центры окружностей, а R и r — их соответствующие радиусы. Не умаляя общности, будем считать, что и центры окружностей лежат по одну сторону от прямой MN.
Треугольники O1AC и O2BD — равнобедренные, потому что и
Диагонали параллелограмма точкой пересечения делятся пополам, следовательно, отрезки O1K и O2K суть радиусы, делящие хорду пополам. В таком случае, отрезок O1K перпендикулярен хорде AC, а отрезок O2K перпендикулярен хорде BD. Значит, треугольники AKO1 и CKO2 являются прямоугольными. Применим в них теорему Пифагора, находим
Пусть точка P — середина отрезка MN, точка H — проекция точки K на прямую MN, а также
По теореме Пифагора в треугольниках O1PN и O2PN:
откуда
Отрезки O1P и KH перпендикулярны к одной прямой MN, следовательно, они параллельны, а тогда четырехугольники O1PHK и O2PHK — прямоугольные трапеции. Проведем из их вершин K и O2 высоты KL и O2F соответственно. По теореме Пифагора в треугольниках O1KL и O2KF получаем:
Отрезки KL и O2F равны как перпендикуляры, заключенные между параллельными прямыми. Приравняем:
Подставим в полученное выражение значение (1) и получим:
б) Из пункта а) а тогда
Так как
и
то можно воспользоваться теоремой косинусов в треугольнике O1KO2:
Найдем площадь параллелограмма:
Ответ:

