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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 3/6: 対応する辺が平行であることを示す
OBOC∥BC,OCOA∥CA,OAOB∥ABO_BO_C \parallel BC,\quad O_CO_A \parallel CA,\quad O_AO_B \parallel AB
詳しい解説

円は合同で共通の半径 ρ\rho を持ち、OB,OCO_B,O_C はともに直線 BCBC から距離 ρ\rho の位置にあるので、線分 OBOCO_BO_C は BCBC に平行である。他の2辺にも同じ議論を適用すれば、残り2つの平行関係が得られる。