Разместил на учительском форуме задачку:
http://pedsovet.su/forum/77-9359-175178-16-1461083945Полная аналогия с законом преломления, и, следовательно, нужно решить относительно

следующее уравнение
(имеется в виду последний знак равенства):

Решить уравнение сам не смог, поэтому обратился к онлайн-решалке. Почти первой попавшейся.
То, что она выдала (см. через один пост по приведенной ссылке, в спойлере), несколько обескуражило...
Возможно, это и есть самое компактное выражение для

, но поскольку матпакетами
сам я никогда не пользовался, да и на таких уравнениях собаку не съел, хотелось бы услышать мнение людей сведущих.
P.S. При

возникает ситуация, геометрически эквивалентная закону отражения,
уравнение сводится к элементарной пропорции, и решалка, если задать ей уравнение, заменив

на

,
выдает правильный результат, но тот монстр, который при произвольном

...