5268. Дан выпуклый четырёхугольник
ABCD
со сторонами
AB=a
,
BC=b
,
CD=c
и
DA=d
. Окружности, вписанные в треугольники
ABC
и
ACD
, касаются диагонали
AC
соответственно в точках
M
и
N
. Докажите, что
MN=\frac{1}{2}|a+c-b-d|
.
Указание. См. задачу 219.
Решение. Окружность, вписанная в треугольник
ABC
, касается его стороны
AC
в точке
M
, поэтому
AM=\frac{1}{2}(AB+AC-BC)=\frac{1}{2}(a+AC-b)

(см. задачу 219). Аналогично
AN=\frac{1}{2}(d+AC-c).

Следовательно,
MN=|AM-AN|=\left|\frac{1}{2}(a+AC-b)-\frac{1}{2}(d+AC-c)\right|=\frac{1}{2}|a+c-b-d|.

Примечание. 1. Если, кроме того, окружности, вписанные в треугольники
ABD
и
BCD
, касаются диагонали
BD
в точках
P
и
Q
, то
PQ=MN
. В частности, если первые две окружности касаются, то касаются и две другие.
2. Окружности, вписанные в два треугольника, на которые диагональ разбивает выпуклый четырёхугольник, касаются тогда и только тогда, когда в четырёхугольник можно вписать окружность.