Задача (242)
Задача
Дан отрезок
. Три окружности радиуса
имеют центры в концах отрезка и в его середине. Найдите радиус четвертой окружности, касающейся трех данных.
Решение:
Обозначим радиус искомой окружности как
.
Эта задача допускает несколько случаев относительного расположения заданных окружностей.
Рассмотрим вначале случай, когда заданные окружности не касаются друг друга и не пересекаются.
Это возможно, когда
. В этом случае, как видно из рисунка,
, а длина
. Точка
делит
пополам. Рассматривая прямоугольные треугольники
, заметим, что с одной стороны
, с другой же
. Вычтем второе уравнение из первого:
Раскроем скобки и приведем подобные, решим относительно
:
Рассмотрим второй случай.
Пустим луч из точки
перпендикулярно
. Лучи, выпущенные из центров двух других окружностей, пересекаются с ним в точке
, являющейся центром искомой. Отметим отрезки, соединяющие каждый из центров с
.
Две стороны,
, представимы как
, третья —
выражается как
, где
обозначает радиус искомой окружности. Что касается радиуса
, то он больше либо равен
и меньше
.
Рассмотрим прямоугольный треугольник
, гипотенуза которого (
) выражается как
, катеты
и
соответственно
и
. Применим теорему Пифагора:
, т.е.
. Раскрыв скобки и решив относительно
, определим, что искомый радиус выражается как
.
Случай, когда
, аналогичен первому, но
и
.
Ответ:
, если
;
, если
; если
, построить нельзя.


