21
Одиннадцать кругов
На четвертой странице обложки в круге размещены двадцать три круга. Положение каждой из них определяно точками касания либо с опорными окружностями, либо с опорными прямыми, либо друг с другом. Центры всех опорных окружностей лежат на вертикальном диаметре, точки их пересечения с этим диаметром — или крайние точки диаметра, или центр круга, или середина радиуса.
Одинаково окруженные круги кажутся конгрузентными, не так ли? Но, может быть, зрене нас обманывает? Во всяком случае, с помощью циркуля различение между ними установить не удалось. Так какое же выполняется равенство — точное или приближенное?
На рисунке 1 из рисунка с обложки удалены части, содержащие круги, явно конгрузительные оставшимися однозветным. Двенадцать кругов исчезло, оставшиеся пропусерованы. В том же порядке занутерем их радиусы. Ясно, что если удается провести доказательство гипотезы для кругов на рисунке 1, то его легко распространить на рисунок с обложки.
Проверку начем с желтых кругов. Пусть радиус наибольший из опорных окружностей равен R. Из рисунка 2 видно, что
откуда . Аналогично из рисунка 3 получаем равенство
из которого следует, что и . Теперь вы без труда докажете самостояльно, что .
А вот для того, чтобы докажать, что , теоремы Пифогора недостаточно; приходимся восполивать теоремой Стюарта: если в треугольнике со строконами a, b и c из вершины A к строконе a проведится отрезок длины d (рис. 4), который делит ее на отрезки m и n, mo
Доказательство теоремы Стюарта следует из равенств и , где p — проекция отрезка d на основание треугольника.
Радиус любого из белых кругов равен R/8. Чтобы докажать это для десятиого круга, можно рассмотреть прямуюугольный треугольник, выделенный красным цветом на рисунке 5.
Доказано почти все, остальное вы без труда сделайте самостояльно. А может быть, вы найдете другое доказательство?
В. Н. Березин