Задача
Две окружности радиуса \(\displaystyle 5\) касаются в точке \(\displaystyle X\small.\) На первой окружности выбрали точку \(\displaystyle A\small,\) а на второй \(\displaystyle B\) так, что \(\displaystyle \angle AXB=90^{\circ}\small.\) Найдите длину отрезка \(\displaystyle AB\small.\)
Заполните пропуски в решении.
Решение
Рассмотрим параллельный перенос на вектор \(\displaystyle \overrightarrow{OE}\small.\)
Точка касания окружностей лежит на линии центров.
Тогда точка \(\displaystyle X\) при этом параллельном переносе переходит в точку
При параллельном переносе окружность переходит в окружность. Значит, \(\displaystyle A\) переходит в некоторую точку \(\displaystyle A_1\) на окружности с центром \(\displaystyle E\small.\)
Угол \(\displaystyle XA_1Y\) опирается на окружности с центром \(\displaystyle E\small.\) Значит,
Но при параллельном переносе прямая переходит в параллельную, то есть \(\displaystyle AX||A_1Y\small.\) Тогда
Значит, точка \(\displaystyle A_1\) и есть точка \(\displaystyle B\small.\)
Тогда
Рассмотрим параллельный перенос на вектор \(\displaystyle \overrightarrow{OE}\small.\)
Точка касания окружностей лежит на линии центров.
При параллельном переносе окружность переходит в окружность. Значит, \(\displaystyle A\) переходит в некоторую точку \(\displaystyle A_1\) на окружности с центром \(\displaystyle E\small.\)
Угол \(\displaystyle XA_1Y\) опирается на диаметр окружности с центром \(\displaystyle E\small.\) Значит,
\(\displaystyle \angle XA_1Y=90^{\circ}\small.\)
Но при параллельном переносе прямая переходит в параллельную, то есть \(\displaystyle AX||A_1Y\small.\)
Тогда накрест лежащие углы равны:
\(\displaystyle \angle AXA_1=90^{\circ}\small.\)
Значит, точка \(\displaystyle A_1\) и есть точка \(\displaystyle B\small.\)
Но \(\displaystyle A\) переходит в \(\displaystyle A_1\small,\) а значит в \(\displaystyle B\) при параллельном переносе на \(\displaystyle \overrightarrow{OE}\small.\) То есть \(\displaystyle \overrightarrow{AB}=\overrightarrow{OE}\small.\)
Длина вектора \(\displaystyle \overrightarrow{OE}\) равна удвоенному радиусу, тогда
\(\displaystyle AB=|\overrightarrow{AB}|=|\overrightarrow{OE}|=2R=10\small.\)