4023. Докажите, что если
a
и
b
— две неравные стороны треугольника,
\gamma
— угол между ними и
l_{c}
— биссектриса внешнего угла при вершине этого угла (т. е. отрезок с концами в вершине треугольника и в основании биссектрисы внешнего угла при этой вершине), то
l_{c}=\frac{2ab\sin\frac{\gamma}{2}}{|a-b|}.

Решение. Предположим, что
a\lt b
. Угол между биссектрисой
l_{c}
и стороной
a
равен
\frac{1}{2}(180^{\circ}-\gamma)=90^{\circ}-\frac{\gamma}{2}
, а угол между биссектрисой
l_{c}
и стороной
b
равен
90^{\circ}+\frac{\gamma}{2}
.
Пусть
S
— площадь данного треугольника,
S_{a}
— площадь треугольника со сторонами
a
,
l_{c}
и углом
90^{\circ}-\frac{\gamma}{2}
между ними,
S_{b}
— площадь треугольника со сторонами
b
,
l_{c}
и углом
90^{\circ}+\frac{\gamma}{2}
между ними. Тогда
S=S_{b}-S_{a}
, или
\frac{1}{2}ab\sin\gamma=\frac{1}{2}bl_{c}\sin\left(90^{\circ}+\frac{\gamma}{2}\right)-\frac{1}{2}al_{c}\sin\left(90^{\circ}+\frac{\gamma}{2}\right),~\mbox{или}

2ab\sin\frac{\gamma}{2}\cos\frac{\gamma}{2}=(b-a)l_{c}\cos\frac{\gamma}{2},

а так как
\cos\frac{\gamma}{2}\ne0
, то
l_{c}=\frac{2ab\sin\frac{\gamma}{2}}{b-a}
.
Если
a\gt b
, то аналогично получим, что
l_{c}=\frac{2ab\sin\frac{\gamma}{2}}{a-b}
.