Zadanie nr 7063305
Dany jest trójkąt równoramienny , w którym , a punkt jest środkiem podstawy . Okrąg o środku jest styczny do prostej . Punkt leży na boku , punkt leży na boku , odcinek jest styczny do rozważanego okręgu oraz (zobacz rysunek).
Wykaż, że trójkąt jest równoboczny.
Rozwiązanie
Prosta jest osią symetrii danego rysunku, więc przecina odcinek w jego środku – oznaczmy ten punkt przez .
Jeżeli oznaczymy , to oraz
(odcinki stycznych do okręgu). Jeżeli dodatkowo oznaczymy , to
Wiemy też, że trójkąty i są podobne w skali . Zatem .
W tym miejscu kończą się łatwe obserwacje – jeżeli mamy pójść dalej musimy jakoś wykorzystać fakt, że środkiem narysowanego okręgu jest środek boku – na razie tej informacji nie wykorzystaliśmy. W tym celu dorysowujemy promień , który jest oczywiście prostopadły do stycznej w punkcie , czyli do prostej . Jeżeli to zrobimy i chwilę popatrzymy na otrzymaną konfigurację, to można zauważyć, że otrzymaliśmy dwa podobne trójkąty prostokątne – i . To podobieństwo pozwala powiązać z .
Sposób I
Traktujemy otrzymaną równość jak równanie kwadratowe zmiennej z parametrem i rozwiązujemy to równanie jak zwykłe równanie kwadratowe.
Ujemne rozwiązanie oczywiście odrzucamy i mamy
To oczywiście oznacza, że trójkąt jet równoboczny.
Sposób II
Dzielimy otrzymaną równość przez .
Podstawiamy teraz i rozwiązujemy otrzymane równanie kwadratowe.
Ujemne rozwiązanie oczywiście odrzucamy i mamy
To oczywiście oznacza, że trójkąt jest równoboczny.