6247. Сторона
BC
треугольника
ABC
касается вписанной в него окружности в точке
D
. Докажите, что центр окружности лежит на прямой, проходящей через середины отрезков
BC
и
AD
.
Указание. Рассмотрите гомотетию с центром в точке
A
, переводящей вписанную окружность треугольника
ABC
во вневписанную.
Решение. Пусть
P
— точка касания со стороной
BC
вневписанной окружности
S
треугольника
ABC
. Проведём касательную
l
к вписанной окружности треугольника
ABC
, параллельную стороне
BC
. Обозначим через
K
точку касания.
При гомотетии с центром в точке
A
, переводящей вписанную окружность треугольника
ABC
в окружность
S
, прямая
l
переходит в параллельную ей прямую
BC
, точка
K
— в точку
P
касания окружности
S
с отрезком
BC
.
Известно, что
BD=CP
(см. задачу 4805). Поэтому середина
M
стороны
BC
является серединой отрезка
DP
. Тогда, если
N
— середина отрезка
AD
, то
MN
— средняя линия треугольника
ADP
.
Пусть
O
— центр вписанной окружности треугольника
ABC
. Тогда
OK\perp l
и
OD\perp BC
, а так как
l\parallel BC
, то точки
K
,
O
и
D
лежат на одной прямой. Поскольку
MN
— средняя линия треугольника
ADP
, а
DO=OK
, то точка
O
лежит на прямой
MN
. Что и требовалось доказать.