1760. Две окружности касаются внешним (внутренним) образом. Докажите, что сумма (разность) их радиусов равна расстоянию между центрами. Верно ли обратное?
Ответ. Верно.
Решение. Если окружности касаются, то единственная их общая точка
M
(точка касания) лежит на линии центров. Если касание внешнее то центры окружностей лежат по разные стороны от общей касательной, проходящей через точку
M
. Значит, точка
M
лежит между центрами
O_{1}
и
O_{2}
окружностей, поэтому
O_{1}O_{2}=r+R.

Если касание внутреннее, то центры окружностей лежат по одну сторону от общей касательной, проходящей через точку
M
, поэтому
O_{1}O_{2}=|R-r|.

Обратно, пусть сумма радиусов
r
и
R
двух окружностей равна расстоянию между их центрами
O_{1}
и
O_{2}
. Тогда точка
M
отрезка
O_{1}O_{2}
, удалённая от точки
O_{1}
на расстояние
r
, удалена на расстояние
R
от точки
O_{2}
, значит,
M
— общая точка окружностей. Если
K
— ещё одна общая точка этих окружностей, то она не лежит на прямой
O_{1}O_{2}
, поэтому
O_{1}O_{2}\lt O_{1}K+O_{2}K=r+R,

что невозможно. Аналогично для случая, когда расстояние между центрами окружности равно разности их радиусов.