11280. Окружности
S_{1}
и
S_{2}
касаются внешним образом в точке
F
. Прямая
l
касается
S_{1}
и
S_{2}
в точках
A
и
B
соответственно. Прямая, параллельная прямой
l
, касается
S_{2}
в точке
C
и пересекает
S_{1}
в двух точках. Докажите, что:
а) точки
A
,
F
и
C
лежат на одной прямой;
б) общая хорда окружностей, описанных около треугольников
ABC
и
BDE
, проходит через точку
F
.
Решение. а) См. задачу 2966.
б) Центр окружности, описанной около прямоугольного треугольника
ABC
— середина его гипотенузы
AC
(см. задачу 8). Если мы докажем, что центр описанной окружности треугольника
BDE
— это точка
A
, то прямая
AC
будет линией центром описанных окружностей треугольников
ABC
и
BDE
, а тогда
BF
— перпендикуляр, опущенный из общей точки
A
этих окружностей на линию их центров (см. задачу 1130). Следовательно, прямая
AF
будет содержать их общую хорду.
Итак, докажем, что
AE=AD=AB
. Равенство
AE=AD
следует из того, что хорда
DE
параллельна касательной, проведённой в точке
A
к описанной окружности треугольника
ADE
(см. задачу 1734).
Пусть
AP
— высота равнобедренного треугольника
DAE
,
O_{1}
— центр окружности
S_{1}
,
R
и
r
— радиусы окружностей
S_{1}
и
S_{2}
соответственно. Тогда
AP=BC=2r,~O_{1}A=O_{1}D=R,~

PD^{2}=O_{1}D^{2}-O_{1}P^{2}=R^{2}-(2r-R)^{2}=4Rr-4r^{2},

AD=\sqrt{AP^{2}+PD^{2}}=\sqrt{4r^{2}+4Rr-4r^{2}}=2\sqrt{Rr}=AB

(см. задачу 365). Следовательно,
AE=AD=AB
. Что и требовалось доказать.