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第5問

3つの合同な円は共通点 OO を持ち、与えられた三角形の内部にある。各円は三角形の2辺に接している。三角形の内心と外心、および点 OO が一直線上にあることを証明せよ。
ステップ 2/6: 各中心を角の二等分線上に位置づける
ざっくり言うと

2辺への接触は、両方の直線から等距離にあるという角の二等分線の定義そのものである。

OA∈bisector of ∠A,OB∈bisector of ∠B,OC∈bisector of ∠CO_A \in \text{bisector of } \angle A,\quad O_B \in \text{bisector of } \angle B,\quad O_C \in \text{bisector of } \angle C
詳しい解説

OAO_A は円に接する直線 ABAB と ACAC から等距離にあるので、OAO_A は ∠A\angle A の内角二等分線上にある。同様に、OBO_B と OCO_C はそれぞれ ∠B\angle B と ∠C\angle C の二等分線上にある。