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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 6/6: ホモテティで OO を移し、結論を得る
I, O, O′ are collinear, where O′=circumcenter of ABCI,\ O,\ O' \text{ are collinear, where } O' = \text{circumcenter of } ABC
詳しい解説

ステップ4の、II を中心とするホモテティは、△OAOBOC\triangle O_AO_BO_C を △ABC\triangle ABC に写す。したがって、小さい三角形の外心 OO を △ABC\triangle ABC の外心 O′O' に写す。ホモテティでは常に、その中心、任意の点、その点の像が一直線上にあるので、II、OO、O′O' は一直線上にある。これはまさに内心、点 OO、外心が一直線上にあることを意味する。