Тема . Преобразования плоскости

Инверсия

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела преобразования плоскости
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#74577

Окружности O
 1  радиуса b  и O
 2  радиуса c  касаются в точке O  — центре окружности O
 3  радиуса a.  Точка A  — одна из точек пересечения окружностей O1  и O3.  Окружность O4  касается окружности O1  в точке A  и окружности O2  в точке B  . Точка C  — такая точка на прямой OB  , что треугольники OAB  и OCA  подобны. Найдите AC.  Все указанные в условии касания происходят внешним образом.

Источники: ИТМО-2022, 11.4 (см. olymp.itmo.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Если вы здесь, то вы нарисовали картинку, поздравляю вас! А не кажется ли вам, что здесь слишком много окружностей и хочется от них избавиться... Может пора вспомнить про инверсию?

Подсказка 2

У нас есть сразу две окружности, проходящие через центр окружности O₃, поэтому разумно будет делать инверсию относительно нее. Тогда окружности O₁ и O₂ перейдут в параллельные прямые L₁ и L₂. Точка A перейдет в себя (т.е. A'=A). А куда перейдут точки B и C?

Подсказка 3

Верно, из-за подобия они перейдут друг в друга! Значит AC=A'B'=AB'. Окружность O₄' касается прямых L₁ и L₂ в точках A и B', поэтому AB'- это просто расстояние между прямыми L₁ и L₂. Как будем его искать?

Подсказка 4

Давайте опустим перпендикуляр OH на прямую L₁. Тогда точка H является образом точки, диаметрально противоположной точке O на окружности O₁, при нашей инверсии. Значит OH*2b=a² ⇒ OH=a²/2b. Найдите расстояние от точки O до прямой L₂ и завершите решение!

Показать ответ и решение

Применим инверсию относительно окружности O .
 3  Окружность O
 3  перейдёт сама в себя, окружности O
 1  и O
 2  — в параллельные прямые ℓ1  и ℓ2,  первая из которых проходит через точку A,  переходящую при инверсии переходит сама в себя.

Точки B  и C  переходят при этой инверсии друг в друга, поскольку

 2    2
a = OA = OB ⋅OC

Это равенство следует из подобия треугольников OAB  и OCA;  никаким другим образом эти треугольники подобны быть не могут, так как у них общий угол O,  а точки B  и C  мы предполагаем различными).

Окружность O4  переходит в окружность, касающуюся прямых ℓ1  и ℓ2  в точках A  и C  соответственно. Так как прямые параллельны, это значит, что длина отрезка AC  равна расстоянию между этими прямыми.

Опустим из точки O  перпендикуляр на прямую ℓ1.  Это перпендикуляр пересечёт окружность O1  в точке X,  инверсной основанию перпендикуляра H  и диаметрально противоположной O  . Это значит, что

     -a2   a2
OH = OX  = 2b
Ответ:

 a2 (1+ 1)
 2  b  c

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!