3540. Докажите, что в любом треугольнике большей стороне соответствует меньшая биссектриса.
Указание. Пусть
AM
и
BK
— биссектрисы треугольника
ABC
и
BC\gt AC
. Отложите от луча
AM
в полуплоскости, содержащей вершину
C
, луч под углом, равным половине угла
ABC
.
Решение. Пусть
P
— точка пересечения биссектрис
AM
и
BK
треугольника
ABC
,
BC\gt AC
. Обозначим
\angle ABC=\beta,~\angle CAB=\alpha,~\angle ACB=\gamma.

Тогда
\alpha\gt\beta
.
Отложим от луча
AM
в полуплоскости, содержащей точку
C
, луч по углом
\frac{\beta}{2}
. Пусть
F
— точка пересечения этого луча с биссектрисой
BK
. Отрезок
MF
виден из точек
B
и
A
под одним и тем же углом
\frac{\beta}{2}
. Следовательно, точки
B
,
M
,
F
и
A
лежат на одной окружности. Кроме того,
\angle ABM=\beta\lt90^{\circ}
(так как
\beta\lt\alpha
) и
\angle FAB=\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{2}\lt\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{2}+\frac{\gamma}{2}=90^{\circ}.

Острые вписанные углы
ABM
и
FAB
опираются на хорды
AM
и
BF
, и
\angle FAB\gt\angle ABM
. Поэтому
BF\gt AM
. Следовательно,
BK=BF+FK\gt BF\gt AM.