2350. Вершины треугольника
A_{1}B_{1}C_{1}
, не совпадающего с треугольником
ABC
, лежат внутри треугольника
ABC
или на его сторонах. Докажите, что радиус окружности, вписанной в треугольник
A_{1}B_{1}C_{1}
, меньше радиуса окружности, вписанной в треугольник
ABC
.
Решение. Вписанная окружность
\omega_{1}
треугольника
A_{1}B_{1}C_{1}
, как и сам этот треугольник, расположена внутри треугольника
ABC
, поэтому достаточно доказать, что из всех окружностей, расположенных внутри треугольника
ABC
, наибольший радиус имеет вписанная в него окружность
\omega
.
Предположим, что радиус
r_{1}
окружности
\omega_{1}
больше радиуса
r
окружности
\omega
. Через центр
I
окружности
\omega
проведём прямые, соответственно параллельные сторонам треугольника
ABC
. Каждая из этих прямых отсекает от треугольника трапецию с высотой, равной
r
. Центр
I_{1}
окружности
\omega_{1}
лежит внутри по крайней мере одной из них. Тогда окружность с центром
I_{1}
радиуса
r_{1}
, большего
r
, пересекает большее основание трапеции, т. е. сторону треугольника, и поэтому не может лежать внутри треугольника, что противоречит условию.