№1360. В угол вписаны две окружности, одна из которых касается сторон угла в точках и , а другая — в точках и . Докажите, что эти окружности на прямой отсекают равные хорды.
Дано:
угол с вершиной
окружность касается сторон в и
окружность касается сторон в и
Доказать:
хорды и на прямой равны
Расположение точек:
Назовём стороны угла и так, чтобы и лежали на , а и — на . (Если бы и лежали на одной стороне, прямая совпала бы с этой стороной и касалась бы обеих окружностей — хорд не было бы.)
Доказательство:
1) Отрезки касательных, проведённых из вершины , равны: и . Точки , лежат на одной стороне, , — на другой, поэтому
2) Пусть прямая вторично пересекает в точке , а — в точке . Точка лежит на касательной к и не совпадает с точкой касания , поэтому по теореме о квадрате отрезка касательной (п. 136) для касательной и секущей :
Точка лежит на касательной к и не совпадает с , поэтому для касательной и секущей :
3) Так как (п. 1) и , получаем
4) Обозначим и введём на прямой координату с началом в и направлением к : , . Точка лежит на расстоянии от по ту же сторону, что и (секущая из внешней точки), то есть . Точка лежит на расстоянии от в сторону , то есть . Тогда
Хорды и равны, что и требовалось доказать. (Если прямая касается окружностей, , обе хорды вырождаются в точку.)
Вывод: окружности отсекают на прямой равные хорды: .