В угол, величиной 90 градусов вписана окружность радиуса 5. Окружность радиуса г > 5 касается сторон угла и первой окружности. Докажите единственность r и найдите его значение или найдите все возможные значения r, если число r не единственно
Заметим, что множество точек, являющихся центрами окружностей, вписанных в угол, лежит на биссектрисе этого угла. Касание двух окружностей может быть внутренним, а может быть внешним. Случай внутреннего касания, очевидно, невозможен. Остается лишь случай внешнего (единственность).
Рассмотрим бесконечную серию окружностей вписанных в этот угол. Понятно, что радиусы окружностей убывают как геометрическая прогрессия (здесь наблюдается преобразование подобия — гомотетия). Пусть радиус меньшей окружности (с радиусом 5) равен . Тогда отрезок, начало которого в вершине прямого угла, а конец в центре большой окружности, можно посчитать через сумму бесконечной геометрической прогрессии: , где — отношение радиусов соседних окружностей. С другой стороны, по теореме Пифагора: . Имеем: , причем , откуда
Заметим, что множество точек, являющихся центрами окружностей, вписанных в угол, лежит на биссектрисе этого угла. Касание двух окружностей может быть внутренним, а может быть внешним. Случай внутреннего касания, очевидно, невозможен. Остается лишь случай внешнего (единственность).
Рассмотрим бесконечную серию окружностей вписанных в этот угол. Понятно, что радиусы окружностей убывают как геометрическая прогрессия (здесь наблюдается преобразование подобия — гомотетия). Пусть радиус меньшей окружности (с радиусом 5) равен
. Тогда отрезок, начало которого в вершине прямого угла, а конец в центре большой окружности, можно посчитать через сумму бесконечной геометрической прогрессии:
, где
— отношение радиусов соседних окружностей. С другой стороны, по теореме Пифагора:
. Имеем:
, причем
, откуда ![\frac{2r_{0}}{r(\sqrt{2}-1)}=\frac{r-r_{0}}{r} \Rightarrow r=r_{0}+ \frac{2r_{0}}{\sqrt{2}-1}=r_{0}(\sqrt{2}+1)^2=5(3+2\sqrt{2})](/tpl/images/1359/3467/54c23.png)