Задача: в равнобедренном треугольнике один угол в четыре раза больше другого. Найти возможные значения угла между биссектрисами треугольника (между биссектрисами из вершин, соответствующих его углам).
Пусть треугольник ABC, AB = AC (верхний угол A — вершина апекса), тогда:
- ∠A = α, ∠B = ∠C = β.
- α + 2β = 180°.
Условие «один угол в четыре раза больше другого» дает две возможности:
- α = 4β. Тогда 4β + 2β = 180° ⇒ β = 30°, α = 120°.
- β = 4α. Тогда α + 2·(4α) = 180° ⇒ 9α = 180° ⇒ α = 20°, β = 80°.
Биссектрисы AI, BI, CI пересекаются в точке I (инцентр). Известно:
- ∠BIC = 90° + α/2
- ∠AIB = 90° + β/2
- ∠AIC = 90° + β/2
Угол между двумя биссектрисами может быть как внутренним, так и меньшим (острым). Острый угол между соответствующими биссектрисами равен 180° − соответствующее значение ∠.
Рассчитаем по двум случаям.
- Случай α = 120°, β = 30°:
- Острый угол между BI и CI: 180° − ∠BIC = 180° − (90° + α/2) = 90° − α/2 = 90° − 60° = 30°.
- Острый угол между AI и BI: 180° − ∠AIB = 180° − (90° + β/2) = 90° − β/2 = 90° − 15° = 75°.
(между AI и CI такой же)
- Случай α = 20°, β = 80°:
- Острый угол между BI и CI: 180° − ∠BIC = 180° − (90° + α/2) = 90° − α/2 = 90° − 10° = 80° (не входит в данные варианты).
- Острый угол между AI и BI: 180° − ∠AIB = 180° − (90° + β/2) = 90° − β/2 = 90° − 40° = 50°.
Получаем возможные значения среди данных вариантов: 30°, 50°, 75°.
Ответ: верны варианты 30°, 50°, 75°.