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第5問

ABCABC は AA を直角とする直角三角形で、ADAD は斜辺への高さである。ABDABD と ACDACD の内心を結ぶ直線が AB,ACAB,AC とそれぞれ K,LK,L で交わるとする。SS と TT を ABCABC と AKLAKL の面積とするとき、S≥2TS\ge2T を示せ。
ステップ 2/4: 両内心が比較直線上にある
∠AK′I1=45o=∠ADI1,∠AL′I2=45o=∠ADI2\angle AK'I_1=45^o=\angle ADI_1,\qquad \angle AL'I_2=45^o=\angle ADI_2
詳しい解説

ABD,ACD の内心をそれぞれ I_1,I_2 とする。上の合同により I_1 は K'L' 上にあり、K' での二等分線から ∠AK′I1=45o=∠ADI1\angle AK'I_1=45^o=\angle ADI_1。ACD について同様に ∠AL′I2=45o=∠ADI2\angle AL'I_2=45^o=\angle ADI_2 を得るので I_2 も K'L' 上にある。従って I_1I_2=K'L' であり、K=K', L=L' である。