Треугольник ABC, углы A B C, высота AE = h = 4; радиус вписанной окружности r = 18/(7 + √13) = (7 - √13)/2;
Ясно, что h/sinB + h/sinC + h(ctgB + ctgC) = 2p (периметр)
2S = 2pr = hr(1/sinB + 1/sinC + (ctgB + ctgC)) = h^2(ctgB + ctgC);
1/sinC + 1/sinB = (h/r-1)(ctgB + ctgC);
По условию ctgC=2ctgB; кроме того, 1/sinB = √(1 + (ctgB)^2); и также для C.
Пусть x = ctgB; a = h/r - 1; тогда
√(1 + 4x^2) + √(1 + x^2) = 3ax;
уравнение решается элементарно.
√(1 + 4x^2) = 3ax - √(1 + x^2);
1 + 4x^2 = 1 + x^2 -6ax√(1 + x^2) + (3ax)^2;
(3a^2 - 1)x = 2a√(1 + x^2); и дальше еще раз возвести в квадрат, и уравнение решится само собой.
Но на самом деле тут можно прерваться и вспомнить, что x = ctgB, откуда x/√(1 + x^2) = cosB = 2a/(3a^2 - 1); то есть фактически задача уже решена, надо только подставить числа и довести до формального ответа.
a = h/r - 1 = 4(7 +√13)/18 - 1 = (5 + 2√13)/9;
a^2 = (25 + 10√13 + 4*13)/81 = (77 + 20√13)/81;
3a^2 - 1 = (50 + 20√13)/27;
2a/(3a^2 - 1) = (2/9)*(5 +2√13)*27/(50 + 20√13) = 3/5;
Итак, cosB = 3/5; = > sinB = 4/5; => ctgB = 3/4.
Основание равно 3h*ctgB = 3*4*3/4 = 9;
Если сосчитать все, то получился треугольник со сторонами 9, 5 и 2√13; высота к стороне 9 равна 4 (по условию) и делит её на отрезки 3 и 6; отрезок длины 3 вместе с высотой 4 и стороной 5 образуют "египетский" треугольник 3,4,5. (Видимо, эта задача так и составлялась - взяли минимальный Пифагоров треугольник, продлили катет 3 за вершину прямого угла на удвоенную длинну, и получили условие.)
Легко проверить, что
площадь равна S = 9*4/2 = 18;
полупериметр p = (9 + 5 + 2√13)/2 = 7 + √13;
r = S/p = 18/(7 + √13);
Объяснение:
1) ∠1 и ∠2 - смежные углы (углы, у которых одна сторона — общая, а другие стороны лежат на одной прямой).
2) Свойство смежных углов: Сумма смежных углов равна 180º.
∠1 + ∠2 = 180° или
∠1 + 50° = 180°, откуда
∠1 = 180° - 50° = 130°
2) ∠1 = ∠4 по условию
∠1 = ∠4 = 130°
3) ∠3 и ∠4 - смежные углы
∠3 + ∠4 = 180°, откуда
∠3 = 180° - ∠4 = 180° - 130° = 50°
Получили, что ∠2 = ∠3 = 50°. Но это углы соответственные, следовательно, а║b (Признак параллельности прямых: если соответственные углы равны, то прямые параллельны).