Пусть радиус окружности w1 равен R1, а радиус окружности w2 - R2.
Так как окружности w1 и w2 касаются в точке X, то расстояние между их центрами равно сумме их радиусов:
|O1X| + |XO2| = R1 + R2.
Пусть точка Y лежит на окружности w1, а точка Z - на окружности w2. Так как прямая NX - общая касательная, то угол XO1Y = 90°, а угол XO2Z = 90°.
Также известно, что сумма углов YO1X и ZO2X равна углу YNZ. Пусть сумма углов YO1X и ZO2X равна α.
Тогда угол YNZ = α.
Так как угол XO1Y = 90°, а угол YO1X равен α, то угол O1YX = 90° - α.
Аналогично, угол O2XZ = 90° - α.
Теперь рассмотрим треугольник O1YX. В нем сумма углов равна 180°, поэтому:
α + 90° - α + ∠O1XY = 180°.
Отсюда получаем, что ∠O1XY = 90°.
Аналогично для треугольника O2XZ получаем, что ∠O2XZ = 90°.
Таким образом, треугольники O1YX и O2XZ - это прямоугольные треугольники.
Рассмотрим отношение длин отрезков YZ и NX.
В треугольнике O1YX можно применить теорему Пифагора:
|O1Y| ^ 2 + |YX| ^ 2 = |O1X| ^ 2.
Так как O1Y = R1, YX = NX, O1X = R1 + R2, получаем:
R1 ^ 2 + NX ^ 2 = (R1 + R2) ^ 2.
Раскрывая скобки в правой части равенства, получаем:
R1 ^ 2 + NX ^ 2 = R1 ^ 2 + 2 * R1 * R2 + R2 ^ 2.
Сокращая R1 ^ 2 на обеих сторонах равенства, получаем:
NX ^ 2 = 2 * R1 * R2 + R2 ^ 2.
Рассмотрим теперь треугольник O2XZ. Также применим теорему Пифагора:
|O2Z| ^ 2 + |ZX| ^ 2 = |O2X| ^ 2.
Так как O2Z = R2, ZX = NX, O2X = R1 + R2, получаем:
R2 ^ 2 + NX ^ 2 = (R1 + R2) ^ 2.
Раскрывая скобки в правой части равенства, получаем:
R2 ^ 2 + NX ^ 2 = R1 ^ 2 + 2 * R1 * R2 + R2 ^ 2.
Сокращая R2 ^ 2 на обеих сторонах равенства, получаем:
NX ^ 2 = R1 ^ 2 + 2 * R1 * R2.
Таким образом, мы получили два уравнения:
NX ^ 2 = 2 * R1 * R2 + R2 ^ 2,
NX ^ 2 = R1 ^ 2 + 2 * R1 * R2.
Сравнивая эти уравнения, можно заметить, что они эквивалентны.
Таким образом, получаем, что 2 * R1 * R2 + R2 ^ 2 = R1 ^ 2 + 2 * R1 * R2.
Сокращая общий член 2 * R1 * R2 на обеих сторонах равенства, получаем:
R2 = R1.
Таким образом, радиусы окружностей w1 и w2 равны друг другу.
Теперь рассмотрим треугольник NXY. В нем:
∠Y = 90°,
∠X = α.
Так как сумма углов треугольника равна 180°, то:
∠NXY = 180° - 90° - α = 90° - α.
Таким образом, в треугольнике NXY два угла являются прямыми, то есть треугольник NXY - прямоугольный.
Так как радиусы окружностей w1 и w2 равны, то угол NYZ также равен α, так как треугольник YNZ является прямоугольным.
Таким образом, треугольники YNZ и NXY - это два прямоугольных треугольника с общим углом α.
Известно также, что угол YNZ равен α. Так как сумма углов прямоугольного треугольника равна 180°, получаем, что:
α + α + 90° = 180°.
Решая это уравнение, получаем, что α = 45°.
Таким образом, угол YO1X = 45° и угол ZO2X = 45°.
В треугольнике O1YX угол, противоположный стороне O1X, равен 90° - α = 45°.
Так как в этом треугольнике два угла равны 45°, то третий угол также равен 45°.
Таким образом, треугольник O1YX равнобедренный.
Аналогично, треугольник O2XZ равнобедренный.
Рассмотрим отношение длин отрезков YZ и NX.
Из равнобедренности треугольника O1YX следует, что отношение длины отрезка YZ к длине отрезка NX равно отношению длины высоты, опущенной на основание O1X (высота треугольника O1YX), к длине стороны O1X треугольника O1YX.
Аналогично, из равнобедренности треугольника O2XZ следует, что отношение длины отрезка YZ к длине отрезка NX равно отношению длины высоты, опущенной на основание O2X (высота треугольника O2XZ), к длине стороны O2X треугольника O2XZ.
Так как высоты треугольников O1YX и O2XZ равны, а стороны O1X и O2X равны, то отношение длин отрезков YZ и NX равно 1.
Таким образом, отношение длин отрезков YZ и NX равно 1.