8433. Три шара радиуса
R
попарно касаются между собой и некоторой плоскости. Найдите радиус шара, касающегося данных и той же плоскости.
Ответ.
\frac{R}{3}
.
Решение. Пусть
A
,
B
и
C
— точки касания шаров радиуса
R
с указанной плоскостью, а
D
— точка касания с этой плоскостью шара искомого радиуса
r
(рис. 1). Рассмотрим ортогональную проекцию шаров на указанную плоскость (рис. 2). Получим три попарно касающиеся окружности с центрами
A
,
B
и
C
радиусов
R
и окружность с центром
D
радиуса
r
, причём
D
— центр равностороннего треугольника
ABC
. Поэтому
AD=\frac{AB}{\sqrt{3}}=\frac{2R}{\sqrt{3}}.

С другой стороны, так как
AD
— общая касательная касающихся шаров радиусов
R
и
r
, то
AD=2\sqrt{Rr}
(см. задачу 365). Из уравнения
2\sqrt{Rr}=\frac{2R}{\sqrt{3}}
находим, что
r=\frac{R}{3}
.