АВ = Рabcd : 4 = 12 : 4 = 3 см ВВ₁ и DD₁ - медианы, значит AD₁ = D₁B = AB₁ = B₁D = 3/2 см
ΔABD равнобедренный, поэтому ∠ABD = ∠ADB, BD₁ = DB₁, BD - общая сторона для ΔDD₁B и ΔBB₁D, значит эти треугольники равны по двум сторонам и углу между ними, ⇒ BB₁ = DD₁.
Медианы точкой пересечения делятся в отношении 2 : 1, считая от вершины. Обозначим OD₁ = OB₁ = x, тогда OD = OB = 2x. ΔOBD равнобедренный, значит ∠OBD = ∠ODB = 40°. ∠D₁OB = ∠OBD + ∠ODB = 80° как внешний угол ΔDOB.
Если необходимо числовое значение, а не выражение, можно взять значение cos 80° по таблице, тогда получится: cos 80° ≈ 0,1736 BB₁ = 9 / (2√(5 - 4cos80°)) ≈ 2,2
АС и АВ - касательные к окружности с центром Q. Следовательно АК - биссектриса угла А и по свойству биссектрисы делит катет ВС в отношении, равном отношению двух прилежащих сторон АС и и АВ. То есть СК/КВ=АС/АВ. АВ найдем по Пифагору: АВ=√(АС²+ВС²)=√(144+25)=13. КВ=СВ-СК=5-СК. Тогда 13СК=(5-СК)*12=60-12СК, отсюда СК=2,4. Проведем из центра первой окружности прямую, параллельную катету АС до пересечения с радиусом QН второй окружности, проведенным в точку касания с катетом АС (QH перпендикулярен АС по свойству радиуса в точку касания). Тогда из прямоугольного треугольника ОРQ имеем: ОQ=R+r=R+0,5; QP=R-0,5; PO=√(OQ²-QP²)=√[(R+0,5)²-(R-0,5)²). Отсюда РО=√(2R). НС=РО=√(2R). Тогда из подобия треугольников НАQ и АСК (НQ параллелна СК, так как перпендикулярна АС) имеем: НQ/CK=AH/AC. HQ=R; HC=√(2R); CK=2,4; AH=12-HC=12-√(2R). Тогда R/2,4=(12-√(2R))/12, отсюда 12*R=2,4*((12-√(2R)) или 6*2R=12*2,4-2,4*√(2R). Примем √(2R)=Y. Тогда 2R=Y² и мы имеем квадратное уравнение: 6Y²+2,4Y-12*2,4=0. Разделим на 6: Y²+0,4Y-4,8=0, отсюда (отбрасывая отрицательный корень) Y=2. Итак, √(2R)=2, отсюда R=2. Следовательно, радиус второй окружности МЕНЬШЕ (1/5)*АС=12/5=2,4. Что и требовалось доказать.
ВВ₁ и DD₁ - медианы, значит
AD₁ = D₁B = AB₁ = B₁D = 3/2 см
ΔABD равнобедренный, поэтому
∠ABD = ∠ADB,
BD₁ = DB₁, BD - общая сторона для ΔDD₁B и ΔBB₁D, значит эти треугольники равны по двум сторонам и углу между ними, ⇒
BB₁ = DD₁.
Медианы точкой пересечения делятся в отношении 2 : 1, считая от вершины.
Обозначим OD₁ = OB₁ = x, тогда OD = OB = 2x.
ΔOBD равнобедренный, значит ∠OBD = ∠ODB = 40°.
∠D₁OB = ∠OBD + ∠ODB = 80° как внешний угол ΔDOB.
Рассмотрим ΔD₁OB. По теореме косинусов
D₁B² = OD₁² + OB² - 2·OD₁·OB·cos 80°
9/4 = x² + 4x² - 2 · x · 2x · cos80°
9/4 = 5x² - 4x² · cos80°
9/4 = x² (5 - 4cos80°)
x² = 9 / (4(5 - 4cos80°))
x = 3 / (2√(5 - 4cos80°))
BB₁ = 3x = 9 / (2√(5 - 4cos80°)) или
Если необходимо числовое значение, а не выражение, можно взять значение cos 80° по таблице, тогда получится:
cos 80° ≈ 0,1736
BB₁ = 9 / (2√(5 - 4cos80°)) ≈ 2,2
отношении, равном отношению двух прилежащих сторон АС и и АВ.
То есть СК/КВ=АС/АВ. АВ найдем по Пифагору:
АВ=√(АС²+ВС²)=√(144+25)=13. КВ=СВ-СК=5-СК. Тогда
13СК=(5-СК)*12=60-12СК, отсюда СК=2,4.
Проведем из центра первой окружности прямую, параллельную катету АС до пересечения с радиусом QН второй окружности, проведенным в точку касания с катетом АС (QH перпендикулярен АС по свойству радиуса в точку касания). Тогда из прямоугольного треугольника ОРQ имеем:
ОQ=R+r=R+0,5; QP=R-0,5; PO=√(OQ²-QP²)=√[(R+0,5)²-(R-0,5)²).
Отсюда РО=√(2R). НС=РО=√(2R). Тогда из подобия треугольников НАQ и АСК (НQ параллелна СК, так как перпендикулярна АС) имеем:
НQ/CK=AH/AC. HQ=R; HC=√(2R); CK=2,4; AH=12-HC=12-√(2R). Тогда
R/2,4=(12-√(2R))/12, отсюда 12*R=2,4*((12-√(2R)) или 6*2R=12*2,4-2,4*√(2R).
Примем √(2R)=Y. Тогда 2R=Y² и мы имеем квадратное уравнение:
6Y²+2,4Y-12*2,4=0. Разделим на 6:
Y²+0,4Y-4,8=0, отсюда (отбрасывая отрицательный корень) Y=2.
Итак, √(2R)=2, отсюда R=2.
Следовательно, радиус второй окружности МЕНЬШЕ (1/5)*АС=12/5=2,4.
Что и требовалось доказать.