11984. Точки A_{1}
, B_{1}
и C_{1}
лежат на сторонах соответственно BC
, AC
и AB
треугольника ABC
, причём отрезки AA_{1}
, BB_{1}
и CC_{1}
пересекаются в одной точке. Пусть A_{1}C=x
, B_{1}A=y
, C_{1}B=z
, а R
— радиус описанной окружности треугольника ABC
. Докажите, что площадь треугольника A_{1}B_{1}C_{1}
равна \frac{xyz}{2R}
.
Решение. Обозначим BC=a
, AC=b
, AB=c
. По теореме Чевы (см. задачу 1621)
\frac{BA_{1}}{A_{1}C}\cdot\frac{CB_{1}}{B_{1}A}\cdot\frac{AC_{1}}{C_{1}B}=1,~\mbox{или}~\frac{a-x}{x}\cdot\frac{b-y}{y}\cdot\frac{c-z}{z}=1,
откуда
xyz=(a-x)(b-y)(c-z)~\Leftrightarrow
\Leftrightarrow~xyz=abc-bcx-acy-abz+ayz+bxz+cxy-xyz~\Leftrightarrow
\Leftrightarrow~abc-bcx-acy-abz+ayz+bxz+cxy=2xyz.
Пусть площадь треугольника ABC
равна S
. Тогда
S_{\triangle A_{1}B_{1}C_{1}}=S-(S_{\triangle AB_{1}C_{1}}+S_{\triangle BA_{1}C_{1}}+S_{\triangle CA_{1}B_{1}})=
=S-\left(\frac{AC_{1}}{AB}\cdot\frac{AB_{1}}{AC}\cdot S+\frac{BA_{1}}{BC}\cdot\frac{BC_{1}}{AB}\cdot S+\frac{CB_{1}}{AC}\cdot\frac{CA_{1}}{BC}\cdot S\right)=
=S-\left(\frac{c-z}{c}\cdot\frac{y}{b}\cdot S+\frac{b-y}{b}\cdot\frac{x}{a}\cdot S+\frac{a-x}{a}\cdot\frac{z}{c}\cdot S\right)=
=S\left(1-\frac{(c-z)y}{bc}-\frac{(b-y)x}{ab}-\frac{(a-x)z}{ac}\right)=
=\frac{S(abc-ay(c-z)-cx(b-y)-bz(a-x))}{abc}=
=\frac{S(abc-acy+ayz-bcx+cxy-abz+bzx)}{abc}=
=\frac{S(abc-bcx-acy-abz+ayz+bzx+cxy)}{abc}=\frac{2Sxyz}{abc}=\frac{xyz}{2R}
(так как S=\frac{abc}{4R}
, см. задачу 4259). Что и требовалось доказать.
Источник: Кушнир И. А. Геометрия. Поиск и вдохновение. — М.: МЦНМО, 2013. — с. 324, задача 6