4555. В прямоугольном треугольнике
ABC
гипотенуза
AB=c
,
\angle A=\alpha
. Найдите радиус окружности, касающейся катета
AC
, гипотенузы
AB
и окружности, описанной около треугольника
ABC
.
Ответ.
\frac{c(\ctg\frac{\alpha}{2}-1)}{\ctg^{2}\frac{\alpha}{2}}
.
Решение. Пусть окружность радиуса
x
с центром в точке
O
касается гипотенузы
AB
в точке
N
, а описанной окружности треугольника
ABC
— в точке
K
. Середина
M
гипотенузы — центр описанной окружности треугольника
ABC
, радиус этой окружности равен
\frac{c}{2}
. Линия центров двух касающихся окружностей проходит через точку их касания, поэтому
OM=MK-OK=\frac{c}{2}-x
.
Центр окружности, вписанной в угол, лежит на биссектрисе этого угла, поэтому
\angle OAN=\frac{\alpha}{2}
. Из прямоугольного треугольника
OAN
находим, что
AO=\frac{ON}{\sin\angle OAN}=\frac{x}{\sin\frac{\alpha}{2}}.

По теореме косинусов
OM^{2}=AO^{2}+AM^{2}-2AO\cdot AM\cos\angle OAM,

или
\left(\frac{c}{2}-x\right)^{2}=\frac{x^{2}}{\sin^{2}\frac{\alpha}{2}}+\frac{c^{2}}{4}-2\cdot\frac{x}{\sin\frac{\alpha}{2}}\cdot\frac{c}{2}\cdot\cos\frac{\alpha}{2},

откуда находим, что
x=\frac{c(\ctg\frac{\alpha}{2}-1)}{\ctg^{2}\frac{\alpha}{2}}
.