6415. Найдите углы равнобедренного треугольника, если известно, что радиус его описанной окружности равен
R
, а расстояние между центрами вписанной и описанной окружностей равно
d
.
Ответ.
\arccos\frac{R\pm d}{2R}
,
\arccos\frac{R\pm d}{2R}
,
180^{\circ}-2\arccos\frac{R\pm d}{2R}
.
Указание. См. задачу 1120 или 788.
Решение. Обозначим через
\alpha
угол при основании
BC
равнобедренного треугольника
ABC
. Пусть
AH
— высота треугольника
ABC
,
I
и
O
— центры его вписанной и описанной окружностей соответственно. Поскольку треугольник равнобедренный, точки
I
и
O
лежат на прямой
AH
,
OI=d
.
Продолжим высоту
AH
до пересечения с описанной окружностью в точке
D
. Тогда треугольник
ABD
прямоугольный с прямым углом при вершине
B
,
BH
— его высота, а
BI
— биссектриса угла
ABH
. Значит,
BD=DI
(см. задачу 1120 или 788).
Если точка
I
лежит на отрезке
OD
, то
BD=DI=DO-OI=R-d
. Из прямоугольного треугольника
ABD
находим, что
\cos\alpha=\frac{BD}{AD}=\frac{R-d}{2R}.

Следовательно,
\angle ABC=\angle ACB=\alpha=\arccos\frac{R-d}{2R}.

Если точка
I
лежит вне отрезка
OD
, то аналогично находим, что
\angle ABC=\angle ACB=\arccos\frac{R+d}{2R}.

Если точки
I
и
O
совпадают, то треугольник
ABC
— равносторонний.