Номер 676

На стороне АС, равна 6 см равностороннего треугольника АВС, как на диаметре, построена полукруг. Найдите длины дуг, на которые это полукруг делит стороны АВ и ВС
Геометрія 9 клас

А) 
Координаты середины отрезка с концами в точках (x₁;y₁) и (x₂;y₂) находятся по формуле
x₀ = (x₁+x₂)/2;
y₀ = (y₁+y₂)/2;
тогда (x₀;y₀) - середина.

Пусть искомая точка (x;y), тогда точка (-1;3) должна быть серединой отрезка с концами в точках (2;9) и (x;y).

Поэтому
-1 = (2+x)/2;
3 = (9+y)/2.
Решаем эти два уравнения
-2 = 2+x;
6 = 9+y;
x = -2-2 = -4;
y = 6-9 = -3.
Искомая точка (x;y) = (-4;-3)
б) Пусть искомая точка (x;y)
Аналогично, начало координат (0;0) должно быть серединой отрезка
с концами в точках (a;b) и (x;y). Тогда
0 = (a+x)/2;
0 = (b+y)/2;
отсюда находим
0 = a+x;
0 = b+y;
x = -a;
y = -b;
Искомая точка (x;y)=(-a;-b).

Давайте сначала рассмотрим две точки и посмотрим, при каких условиях прямая будет равноудалена от них (первый рисунок). Я утверждаю, что так будет, если или она параллельна отрезку, соединяющему эти точки, или проходит через середину этого отрезка.

Доказательство несложно: если прямая параллельна отрезку, то расстояние от неё до любой точки отрезка одинаково; в противном случае она пересекает прямую, содержащую отрезок. Но вне отрезка она пересечь не может - см. нижний рисунок, отрезки AHa, BHb не равны, поэтому она пересекает в некоторой точке C, принадлежащей отрезку (смотрим на верхний рисунок).
Опустим из точек перпендикуляры на прямую. Прямая равноудалена от точек, поэтому AHa = BHb. Кроме того, равны углы ACHa и BCHb - вертикальные. Отсюда прямоугольные треугольники ACHa и BCHb равны по катету и острому углу, и AC = CB.

Теперь возвращаемся к задаче. Будем думать, что нам даны вершины треугольника ABC. Искомая прямая не может быть параллельна более, чем одной стороне треугольника, две стороны она точно пересекает в середине. Значит, это средняя линия треугольника. Легко проверить, что средняя линия удовлетворяет условию.

ответ. (Второй рисунок) Искомая прямая - средняя линия треугольника, образованного данными точками. Задача имеет три решения - по числу средних линий.