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#74780

Гипотенуза AB  прямоугольного треугольника ABC  касается вписанной и соответствующей вневписанной окружностей в точках T ,T
 1 2  соответственно. Окружность, проходящая через середины сторон, касается этих же окружностей в точках S1,S2  соответственно. Докажите, что ∠S1CT1 = ∠S2CT2.

Источники: Высшая проба - 2022, 11.3 (см. olymp.hse.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Понятно, что скорее всего стандартный счёт углов тут не поможет. Здесь у нас и окружность Эйлера, и вписанная, и вневписанная. Так что либо нужны большие знания геометрических конструкций, либо какие-то хитрости. Пойдём хитрым путём. У нас есть как минимум три окружности на картинке, причём какие-то касающиеся. Какое преобразование плоскости тогда напрашивается сделать?

Подсказка 2

Верно, давайте сделаем инверсию с центром в точке C, причём сделать её с произвольным радиусом не слишком удобно. Давайте сделаем инверсию с радиусом √(ab/2), где переменные это стандартное обозначение сторон. Но если вы начнёте рисовать новую картинку, выйдет что-то не слишком хорошее. Какое ещё преобразование плоскости хорошо будет применить?

Подсказка 3

Смотрите, а давайте после инверсии сделаем ещё симметрию. Вот теперь осталось только понять, что и куда переходит после преобразований окончательно и почему мы выбрали такой радиус инверсии(на самом деле можно было без него, но так удобнее). В конце концов мы поймём, что углы переходят в друг друга, и победа!

Показать доказательство

Введём обозначения для длин сторон: BC = a,AC = b,AB = c.

PIC

Сделаем инверсию с центром C  и радиусом    ∘ ---
R=   12ab  с симметрией относительно биссектрисы угла C.

Середины сторон прямоугольного треугольника и вершина его прямого угла образуют прямоугольник, значит, все четыре на одной окружности. Значит, при инверсии образ окружности — прямая. Легко посчитать, что эта прямая отсекает от лучей CA  и CB  отрезки длины a  и b  соответственно, то есть симметрична AB  относительно биссектрисы угла A.  Поэтому гипотенуза и окружность Эйлера треугольника переходят друг в друга.

Касательная из C  к вписанной окружности равна её радиусу r,  а касательная из C  к вневписанной окружности равна полупериметру p.  Таким образом, их произведение pr= S(ABC)  — площади треугольника ABC.  Итак, pr= R2.  Поэтому вписанная и вневписанная окружности треугольника ABC  переходят друг в друга.

Следовательно, T1  переходит в S2,  а T2  переходит в S1.  Угол ∠S1CT1  переходит в угол ∠S2CT2,  значит, они равны.

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!