№1355. Пусть центр гомотетии лежит на данной окружности. Докажите, что данная окружность и та, в которую она переходит при гомотетии с центром в точке , имеют в точке общую касательную.
Дано:
гомотетия с центром и коэффициентом
окружность с центром ,
Доказать:
и её образ имеют в точке общую касательную
Доказательство:
1) Пусть — окружность, в которую переходит . При гомотетии окружность переходит в окружность, центр — в центр (п. 134): центр — это образ точки .
2) Центр гомотетии остаётся на месте, а , поэтому — образ самой себя — лежит на .
3) Образ точки лежит на прямой, соединяющей её с центром, поэтому точки , , лежат на одной прямой. Притом (радиус положителен) и (так как ).
4) Касательная к в точке перпендикулярна радиусу , касательная к в точке перпендикулярна радиусу . Прямые и — одна и та же прямая, а через точку проходит единственная прямая, перпендикулярная ей. Значит, обе касательные совпадают, что и требовалось доказать.
При окружности касаются изнутри (как на чертеже), при — извне; общая касательная в обоих случаях одна и та же.
Вывод: окружность и её образ имеют в центре гомотетии общую касательную.