Окружности w1
и w2
с центрами O1
и O2
соответственно касаются в точке X
. Прямая NX
—
общая касательная окружностей w1
и w2
. Из точки N
проведены вторые касательные NY
и NZ
к окружностям w1
и w2
соответственно. Известно, что сумма углов YO1X
и ZO2X
в 5
раз больше угла YNZ
. Найдите отношение длин отрезков YZ:NX
.
O1
|
|
| r1
_______________
/
/
| X |
|__________________|
/
/ r2
/
/
O2 N
Из условия задачи следует, что прямая NX является общей касательной к окружностям w1 и w2. Так как касательная к окружности проводится из точки касания, то можно сказать, что треугольник O2X прямоугольный, так как прямая NX является высотой катета O2X.
Введем обозначения для удобства: пусть YZ = l, а NX = h.
Далее, рассмотрим треугольники ONY и O1XY:
NY
|
|
|
|
| r1
|
|
| |
| | l
|______|__
N O1 X
Поскольку прямая YO1 перпендикулярна касательной NY, то угол YO1X равен 90 градусов. Также из условия задачи следует, что сумма углов YO1X и ZO2X в 5 раз больше угла YNZ. Пусть угол YNZ равен a. Тогда угол YO1X равен 5a.
Так как треугольник ONY прямоугольный, то по теореме Пифагора имеем:
ON^2 = OY^2 + NY^2.
Подставим известные значения:
(r1 + r2)^2 = (r1 - l)^2 + h^2.
Разложим получившееся уравнение:
r1^2 + 2r1r2 + r2^2 = r1^2 - 2r1l + l^2 + h^2.
2r1r2 + r2^2 = -2r1l + l^2 + h^2.
l^2 + 2r1l - h^2 + 2r1r2 + r2^2 = 0.
Решим данное квадратное уравнение относительно l:
l = (-2r1 ± sqrt((2r1)^2 - 4(1)(-h^2 + 2r1r2 + r2^2))) / 2(1).
l = (-2r1 ± sqrt(4r1^2 + 4h^2 - 8r1r2 - 4r2^2)) / 2.
l = (-r1 ± sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2)) / 1.
Так как длина отрезка YZ не может быть отрицательной, то выбираем положительное значение:
l = -r1 + sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2).
Далее, рассмотрим треугольник O2X:
/|
/ |
/ |
/ |
r2/ |
/ |
/______|
O2 X N
Треугольник O2X также является прямоугольным, так как прямая NX является высотой катета O2X. Таким образом, угол O2X также равен 90 градусов.
Теперь, рассмотрим треугольник ZO2X:
/|
/ |
/ |
/ |
r2 / |
/ |
/______|
Z X O2
Рассмотрим угол O2ZX равный b. Из условия задачи следует, что сумма углов YO1X и ZO2X в 5 раз больше угла YNZ.
Угол YO1X равен 5a, а угол O2ZX равен b. Таким образом:
5a + b = 5 * a.
b = 4 * a.
Теперь, рассмотрим треугольник ZNO2:
/|
/ |
/ |
/ |
r2 / |
/ |
/______|
Z N O2
Из треугольника ZNO2, поскольку прямая NZ является высотой катета ZN, используем теорему Пифагора:
r2^2 = l^2 + h^2.
Теперь, подставим значение l, полученное ранее:
r2^2 = (-r1 + sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2))^2 + h^2.
Разложим получившееся выражение:
r2^2 = r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2 + 2r1 * sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) + r1^2 + h^2.
r2^2 + r2^2 - 2r1 * sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) = 2r1r2 + 2h^2.
2r2^2 - 2r1 * sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) = 2r1r2 + 2h^2.
r2^2 - r1 * sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) = r1r2 + h^2.
r2^2 - r1 * sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) = r1r2 + h^2.
sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) = r1^2 / r1 - r2.
(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2) = (r1^2 / r1 - r2)^2.
r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2 = r1^4 / r1^2 - 2r1r2 * (r1^2 / r1 - r2) + r2^2.
r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2 = r1^4 / r1^2 - 2r1r2 + 2r1r2^2 + r2^2.
r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2 = r1^2 - 2r1r2 + r1^2r2^2 + r2^2.
h^2 = r1^2r2^2.
h = r1 * r2.
Теперь, найдем отношение l к h:
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2 + h^2 - 2r1r2 - r2^2))/h.
Подставим значение h, полученное ранее:
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2 + (r1 * r2)^2 - 2r1r2 - r2^2))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2 + r1^2 * r2^2 - 2r1r2 - r2^2))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 + r2^2) - 2r1r2 - r2^2))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 + r2^2) - r1r2 - r1r2 - r2^2))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 + r2^2) - 2r1r2(r1 + r2)))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 + r2^2) - 2r1r2(r1 + r2)))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 + r1r2 + r2^2) - 2r1r2(r1 + r2)))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2 + r1^3r2 + r1r2^2 - 2r1^2r2 - 2r1^2r2 - 2r1r2^2))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2 + r1^3r2 - 4r1^2r2 - 3r1r2^2))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 + r1r2 - 4r1r2 - 3r2^2)))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 - 3r2^2 - 3r1r2)))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 - 3r2(r2 + r1))))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + sqrt(r1^2(1 - 3r2(r2 + r1))))/(r1 * r2).
l/h = (-r1 + r1*sqrt(1 - 3r2(r2 + r1)))/(r1 * r2).
l/h = (r1*(1 - sqrt(1 - 3r2(r2 + r1))))/(r1 * r2).
l/h = (1 - sqrt(1 - 3r2(r2 + r1)))/(r2).
Теперь, найдем значение l/h в виде числового значения. Для этого возьмем конкретные значения r1 и r2.
Допустим, r1 = 2 и r2 = 3.
l/h = (1 - sqrt(1 - 3*3*(3 + 2)))/(3).
l/h = (1 - sqrt(1 - 27*5))/(3).
l/h = (1 - sqrt(1 - 135))/(3).
l/h = (1 - sqrt(-134))/(3).
Так как мы получили отрицательное значение под квадратным корнем, то значение l/h будет мнимым.
Нажимая «Регистрация» или «Войти через Google», вы соглашаетесь с Публичной офертой, даете Согласие на обработку персональных данных, а также подтверждаете что вам есть 18 лет
Нажимая «Регистрация» или «Войти через Google», вы соглашаетесь с Публичной офертой, даете Согласие на обработку персональных данных, а также подтверждаете что вам есть 18 лет