3.3. Докажите, что точки
,
и
лежать на одной прямой.
Звичайно ж, лежать!
Луч
, параллельный основанию
равнобедренного треугольника
, является биссектрисой угла, смежного
. Кроме этого,
. Аналогично,
- биссектриса угла, смежного
и
. Это говорит о том, что
- центр вневписанной окружности
и, помимо этого,
.
Пусть
- основание перпендикуляра, опущенного из точки
на сторону
и одновременно точка касания этой стороны вневписанной окружностью. Сравнивая длины касательных, нетрудно получить, что
.
Отобразим треугольник
симметрично относительно серединного перпендикуляра к стороне
. При этом точки
и
поменяются местами, вершина
перейдёт в точку
, также лежащую на окружности
(т.к.
,) а точка
- в точку
, симметричную
относительно середины
, точки
. Т.к. прямая
делит медиану
в отношении
, считая от вершины
, т.е. пересекает эту медиану именно в центроиде
, то эта прямая совпадает с прямой
и
- хорда окружности
.
Пусть теперь
- вторая точка пересечения прямой
с окружностью
. Из
следует, что
. Из равенств
и
следует, что аналогами точек
и
треугольника
в подобном ему треугольнике
будут соответственно точки
и
. Отсюда
, значит дуги
и
совпадают и
, что и означает требуемое утверждение.