№1417. Даны две окружности и прямая. Постройте правильный треугольник так, чтобы две вершины лежали соответственно на данных окружностях, а высота, проведённая из третьей вершины, — на данной прямой.
Дано:
окружности , , прямая
Построить:
правильный : , , высота из на прямой
Анализ.
Пусть треугольник построен. Высота правильного треугольника, проведённая из , является серединным перпендикуляром к . Она лежит на , поэтому симметрична относительно . Так как , то лежит на окружности , симметричной относительно . Значит, — общая точка и .
Построение.
1) Строим центр , симметричный центру окружности относительно , и окружность того же радиуса с центром .
2) — точка пересечения и , не лежащая на .
3) — точка, симметричная относительно (перпендикуляр из к и равный отрезок за прямой).
4) На отрезке строим правильный треугольник (циркулем: ).
Доказательство.
, так как и симметрична ; . Прямая — серединный перпендикуляр к , вершина равноудалена от и , поэтому лежит на , а высота из — это отрезок прямой .
Исследование.
Каждой общей точке и , не лежащей на , соответствуют два треугольника ( по одну или по другую сторону от ). Окружности и могут иметь 0, 1 или 2 общие точки, поэтому задача имеет 0, 2 или 4 решения (если совпадает с — бесконечно много).
Ответ: вершина — точка пересечения с окружностью, симметричной относительно ; симметрична , — на ; до четырёх решений.