К двум окружностям, не имеющим общих точек, проведены три общие касательные: одна внешняя и две внутренние. Пусть А и В — точки пересечения общей внешней касательной с общими внутренними. а) Докажите, что середина отрезка, соединяющего центры окружностей, одинаково удалена от точек А и В. б) Найдите расстояние между точками А и В, если известно, что радиусы окружностей равны 6 и 3 соответственно, а расстояние между центрами окружностей равно 15. Решение. а) Назовем центры окружностей O_1 и O_2, точки касания с внешней касательной K и N соответственно, точки касания с внутренними — за L, L_1, M, M_1, точку пересечения внутренних касательных и линии центров за T. (см. рисунок). Очевидно, O_1KNO_2 — прямоугольная трапеция. Опустим из середины O_1O_2 перпендикуляр на KN — это будет средняя линия, поэтому для отрезка KN это будет серединный перпендикуляр. Осталось доказать, что KA=NB, тогда и для отрезка AB это будет серединный перпендикуляр. Для этого воспользуемся следующим фактом: отрезки касательных к окружности, проведенных из одной точки, равны. Значит, AM_1=AN, BL_1=BK, L_1M=LM_1 (по два отрезка из точки T). Тогда: AK=BK минус BA=BL_1 минус BA=BM плюс ML_1 минус BA= =BN плюс LM_1 минус BA=BN плюс AM_1 минус AL минус BA= =BN плюс AN минус AL минус BA= =BN плюс AN минус BA минус AK=BN плюс BN минус AK. Итак, AK=2BN минус AK, откуда AK=BN.
б) Поскольку O_1T:TO_2=3:6, находим O_1T=5, TO_2=10. Тогда, по теореме Пифагора, LT= корень из { 5 в степени 2 минус 3 в степени 2 }=4, аналогично, MT=8. Тогда L_1M=12. Но: L_1M=L_1B минус BM=BK минус BN=BA плюс AK минус BN=BA. Поэтому BA=12.
Для решения нужно вспомнить. что: Высота прямоугольного треугольника, проведенная из вершины прямого угла, есть среднее пропорциональное между отрезками, на которые делится гипотенуза этой высотой. Поэтому h²=9·16=144 h=12 Из треугольников. на которые высота поделила искходный треугольник, по теореме Пиагора найдем катеты: 1)9²+12²=225 √225=15 2)16²+12²=400 √400=20 Катеты равны 15см и 20 см, гипотенуза 9+16=25 см
Можно применить для решения другую теорему. Катет прямоугольного треугольника есть среднее пропорциональное между гипотенузой и проекцией этого катета на гипотенузу. Найдем гипотенузу: 9+16=25 см Пусть меньший катет будет х. Тогда его проекция - 9см: х²= 9·25=225 х=15 см Больший катет пусть будет у: у²=25·16=400 у=20 см
а) Докажите, что середина отрезка, соединяющего центры окружностей, одинаково удалена от точек А и В.
б) Найдите расстояние между точками А и В, если известно, что радиусы окружностей равны 6 и 3 соответственно, а расстояние между центрами окружностей равно 15.
Решение.
а) Назовем центры окружностей O_1 и O_2, точки касания с внешней касательной K и N соответственно, точки касания с внутренними — за L, L_1, M, M_1, точку пересечения внутренних касательных и линии центров за T. (см. рисунок). Очевидно, O_1KNO_2 — прямоугольная трапеция. Опустим из середины O_1O_2 перпендикуляр на KN — это будет средняя линия, поэтому для отрезка KN это будет серединный перпендикуляр. Осталось доказать, что KA=NB, тогда и для отрезка AB это будет серединный перпендикуляр.
Для этого воспользуемся следующим фактом: отрезки касательных к окружности, проведенных из одной точки, равны. Значит, AM_1=AN, BL_1=BK, L_1M=LM_1 (по два отрезка из точки T). Тогда:
AK=BK минус BA=BL_1 минус BA=BM плюс ML_1 минус BA=
=BN плюс LM_1 минус BA=BN плюс AM_1 минус AL минус BA=
=BN плюс AN минус AL минус BA=
=BN плюс AN минус BA минус AK=BN плюс BN минус AK.
Итак, AK=2BN минус AK, откуда AK=BN.
б) Поскольку O_1T:TO_2=3:6, находим O_1T=5, TO_2=10. Тогда, по теореме Пифагора, LT= корень из { 5 в степени 2 минус 3 в степени 2 }=4, аналогично, MT=8. Тогда L_1M=12. Но:
L_1M=L_1B минус BM=BK минус BN=BA плюс AK минус BN=BA.
Поэтому BA=12.
ответ: б)12