6769. Найдите расстояние между ортоцентром и центром вписанной окружности треугольника со сторонами 13, 14 и 15.
Ответ.
\frac{\sqrt{17}}{4}
.
Решение. Пусть
r
и
R
— радиусы соответственно вписанной и описанной окружностей треугольника
ABC
с центрами
I
и
O
соответственно, причём
AB=13
,
BC=14
и
AC=15
,
S
и
p
— соответственно площадь и полупериметр треугольника,
AA_{1}=h
— высота,
H
— ортоцентр,
M
— середина стороны
BC
,
K
— точка касания вписанной окружности со стороной
BC
. Тогда
p=\frac{AB+BC+AC}{2}=21,~S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}=\sqrt{21\cdot8\cdot7\cdot6}=84,

h=\frac{2S}{BC}=\frac{2\cdot84}{14}=12,~r=\frac{S}{p}=\frac{84}{21}=4,

R=\frac{abc}{4R}=\frac{13\cdot14\cdot15}{4\cdot84}=\frac{65}{8},

OM=\sqrt{OC^{2}-CM^{2}}=\sqrt{r^{2}-\frac{1}{4}BC^{2}}=\sqrt{\left(\frac{65}{8}\right)^{2}-7^{2}}=

=\frac{1}{8}\sqrt{65^{2}-56^{2}}=\frac{1}{8}\sqrt{9\cdot121}=\frac{33}{8},

AH=2OM=\frac{33}{4},~BK=p-AC=21-15=6,

(см. задачи 1257 и 219),
HA_{1}=AA_{1}-AH=12-\frac{33}{4}=\frac{15}{4},~BA_{1}=\sqrt{AB^{2}-AA_{1}^{2}}=\sqrt{13^{2}-12^{2}}=5,

A_{1}K=BK-BA_{1}=6-5=1.

Опустим перпендикуляр
HL
из ортоцентра на прямую
IK
. Тогда
HL=A_{1}K=1,~IL=IK-LK=IK-HA_{1}=r-A_{1}H=4-\frac{15}{4}=\frac{1}{4}.

Наконец, из прямоугольного треугольника
ILH
находим, что
IH=\sqrt{HL^{2}+IL^{2}}=\sqrt{1^{2}+\left(\frac{1}{4}\right)^{2}}=\frac{\sqrt{17}}{4}.