№1282. На прямой даны три точки , и , причём точка лежит между точками и . По одну сторону от этой прямой построены равносторонние треугольники и . Докажите, что отрезки и равны, и найдите угол между ними.
Дано:
, , лежат на прямой , между и
и равносторонние, и по одну сторону от
Доказать и найти:
угол между прямыми и
Решение (поворот вокруг точки ):
Пусть, как на рисунке, левее , а и лежат над прямой . Рассмотрим поворот вокруг на по часовой стрелке.
1) . Луч направлен влево, луч получается из него поворотом на по часовой стрелке (угол равностороннего треугольника равен , и лежит над ). Кроме того, . Значит, переходит в .
2) . Луч направлен вправо, а луч получается из него поворотом на против часовой стрелки (угол равен , над ). Поэтому обратный поворот — на по часовой стрелке — переводит луч в луч , а так как , точка переходит в .
3) Поворот переводит в и в , значит, отрезок отображается на отрезок . Поворот — движение, поэтому .
4) По задаче 1269 угол между прямой и её образом при повороте равен углу поворота или дополняет его до . Прямая переходит в прямую , значит, прямые и образуют углы и ; на рисунке ( — точка пересечения). Угол между прямыми — .
Ответ: ; угол между прямыми и равен .