В треугольнике известны стороны: , , . Окружность, проходящая через точки и , пересекает прямые и соответственно в точках и , отличных от вершин треугольника. Отрезок касается окружности, вписанной в треугольник . Найдите длину отрезка .
Обе точки и не могут лежать вне треугольника, поскольку в этом случае отрезок не может касаться вписанной окружности. Значит, по крайней мере одна из этих точек лежит на стороне треугольника. Пусть обе точки и лежат на сторонах треугольника. Четырёхугольник — вписанный, следовательно,
Значит, треугольник подобен треугольнику , так как угол — общий. Пусть вписанная окружность касается стороны в точке , и — полупериметры треугольников и соответственно. Тогда значит, коэффициент подобия треугольников равен . Следовательно, Пусть точка лежит на продолжении стороны . Вписанные углы и равны, поскольку опираются на одну и ту же дугу. Значит, треугольник подобен треугольнику , так как угол — общий. Эти треугольники описаны около одной и той же окружности, следовательно, коэффициент подобия равен 1, т. е. треугольники равны, поэтому . Заметим, что и точка действительно лежит на продолжении стороны . Если же точка лежит на продолжении стороны , то , но аналогично предыдущему случаю получаем, что . Значит, этот случай не достигается.