2623. Стороны треугольника равны 1 и 2, а угол между ними равен
120^{\circ}
. Окружность с центром на третьей стороне треугольника касается двух других сторон. Вторая окружность касается этих сторон и первой окружности. Найдите радиусы окружностей.
Ответ.
\frac{\sqrt{3}}{3}
,
\frac{\sqrt{3}(7-4\sqrt{3})}{3}
.
Указание. Для нахождения радиуса первой окружности выразите двумя способами площадь треугольника
ABC
.
Решение. Пусть окружность радиуса
R
с центром
O
на стороне
BC
треугольника
ABC
касается сторон
AB
и
AC
в точках
M
и
N
соответственно, причём
AB=1
,
AC=2
и
\angle BAC=120^{\circ}
. Обозначим через
S
площадь треугольника
ABC
. Тогда
S=\frac{1}{2}AB\cdot AC\sin120^{\circ}=\frac{\sqrt{3}}{2},

S=\frac{1}{2}AB\cdot R+\frac{1}{2}AC\cdot R=\frac{1}{2}(AB+AC)R=\frac{3}{2}R.

Из уравнения
\frac{3}{2}R=\frac{\sqrt{3}}{2}
находим, что
R=\frac{\sqrt{3}}{3}
.
Пусть
Q
— центр второй окружности радиуса
r
. Точки
O
и
Q
лежат на биссектрисе угла
BAC
. Опустим перпендикуляр
QF
из центра второй окружности на радиус
ON
первой. В прямоугольном треугольнике
OQF
известно, что
OQ=R+r,~OF=R-r,~\angle OQF=60^{\circ}.

Поэтому
R-r=(R+r)\sin60^{\circ}
. Отсюда находим, что
r=\frac{(2-\sqrt{3})R}{2+\sqrt{3}}=(7-4\sqrt{3})R=\frac{\sqrt{3}(7-4\sqrt{3})}{3}.