Тема Иннополис (Innopolis Open)
Планиметрия на Иннополисе
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела иннополис (innopolis open)
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#74915

Олег и Оливер гоняют на велосипедах с одинаковыми угловыми скоростями: Оливер — по круговой траектории 𝒜,  а Олег — по круговой траектории 𝒯 в два раза меньшего радиуса, причем они стартуют с двух ближайших точек окружностей и круг Олега лежит внутри круга Оливера. По окружности 𝒯 также движутся два помощника, поддерживающих экран (т.е. хорду с концами в точках, в которых расположены помощники) так, что расстояние от каждого из них до Олега всегда такое же, как и расстояние от Олега до Оливера. Докажите, что на протяжении всей гонки экран касается некоторой фиксированной окружности.

Источники: Иннополис-2022 (см. dovuz.innopolis.university)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обозначим за O,V,X и Y Олега, Оливера и двух помощников соответственно. Если нарисовать рисунок, то от нас явно спрятали какую-то известную и хорошую "картинку", посмотрите на равные отрезки, которые нам даны и на окружность 𝒯.

Подсказка 2

Верно, как будто нам показывают лишь часть картинки леммы о трезубце! Попробуйте восстановить точку, которую от нас спрятали и подумать, как эта точка поможет нам в задаче.

Подсказка 3

Давайте ещё заметим, что у нас получилась как бы "картинка в картинке", возможно, тут поможет гомотетия, попробуйте посмотреть на центр положительной гомотетии окружностей 𝒯 и 𝒜.

Подсказка 4

Да это же центр нашей искомой окружности, ещё не совсем, но можно попробовать это доказать! Мы уже знаем, что она точно касается экрана и её центр не меняется, остаётся показать, что её радиус тоже фиксирован, а какой факт связывает точку, окружность и радиус?

Подсказка 5

Можно использовать степень точки S относительно 𝒯, останется только "перекинуть" равные отрезки так, чтобы остались только фиксированные величины (из исходной "картинки") и радиус окружности с центром в S.

Показать доказательство

Обозначим за O,V,X  и Y  Олега, Оливера и двух помощников соответственно, за S  — центр положительной гомотетии окружностей    𝒯 и 𝒜.  Из условия следует, что прямая V O  всегда проходит через S,  причем, так как радиусы окружностей отличаются в два раза, отрезок SV  делится точкой O  пополам. Отметим точку R ⁄= O  — пересечение луча OS  с 𝒯.  Поскольку равные хорды стягивают равные меньшие дуги, точка O  — середина дуги XOY,  то есть прямая RO  содержит внутреннюю биссектрису треугольника XRY,  а еще OS = OV =OX  =OY.  По лемме о трезубце это означает, что точка S  является центром вписанной окружности треугольника XRY  (  обозначим эту окружность за ω).

PIC

Покажем, что ω  является искомой окружностью. Она касается отрезка XY  в силу построения, поэтому достаточно проверить, что она не зависит от времени. Как показано выше, центр ω  — это S,  обозначим ее радиус за r  . Также обозначим за d  расстояние между центрами ω  и 𝒯,  а за R  — постоянный радиус 𝒯.

Посчитаем степень точки S  относительно 𝒯 двумя способами:

d2− r2 = −RO ⋅SO = −RO ⋅OX =− RO⋅2R sin∠XRO = −2Rr

Величины d  и R  не зависят от времени, поэтому r  также от него не зависит, следовательно, окружность ω  имеет постоянный центр и радиус, что и требовалось доказать.

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!