Решите задание:21. Найти неизвестные углы.

Внешняя точка - C, центр большой окружности - O
пусть K - точка касания маленькой окружности и описанной в условии фигуры;
ok ∩ mn = L
проведем через неё касательную к обеим окружностям, пусть точки пересечения ей сторон угла MCN A и B.
OK ⊥ AB по св-у касательной
OK ⊥ MN, тк ol - биссектриса равнобедренного треугольника mon (равенство углов следует из равенства треугольников cmo и cno)
таким образом ab || mn
значит Δabc ~ Δamn по двум углам и Δabc - равносторонний (∠cmn =  = ∠mnc = ∠cab = ∠cba = 60 (угол между касательной и хордой равен половине дуги заключенной между ними))
большая окружность - вневписанная для Δabc
=> cn = cm = полупериметру
пусть сторона abc = a
тогда cm = 1.5a
ca / cm = 2 / 3
mn по теореме косинусов из Δmon = 18√3
ab = 2 mn / 3 = 12√3 = a
осталось найти радиус вписанной окружности в равносторонний треугольник abc со стороной 12√3
S = p * r = a²√3 / 4
r = a^2 √3 / (4 * 1.5a) = a * √3 / 6 =   12 * 3 / 6 = 6
Длина окружности с радиусом 6 = 2π * 6 = 12π
ответ: 12π

1) В треугольниках ΔAA₁B и ΔСС₁B углы ∠A₁ и ∠C₁ — прямые, угол ∠B — общий. Значит, углы ∠A₁AB и ∠С₁CB (∠LCB) равны (так как все углы каждого треугольника должны в сумме давать 180°).

Углы ∠LAB и ∠LCB опираются на одну дугу, значит, они равны.

∠A₁AB = ∠LCB, ∠LCB = ∠LAB ⇒ ∠A₁AB = ∠LAB. Тогда прямоугольные треугольники ΔAC₁H и ΔAC₁L равны по общему катету AC₁ и прилежащему к нему углу (∠A₁AB = ∠LAB). Значит, их соответствующие элементы равны, в частности, HC₁ = C₁L, что и требовалось доказать.

2) AM = MC, HM = MK по условию ⇒ AKCH — параллелограмм ⇒ ∠AKC = ∠AHC. ∠AHC = ∠A₁HC₁ как вертикальные ⇒ ∠AKC = ∠A₁HC₁.

∠BA₁H = ∠BC₁H = 90° (в сумме дают 180°) и опираются на один отрезок (лежат по разные стороны этого отрезка). Значит, около четырёхугольника A₁BC₁H можно описать окружность. Но тогда ∠A₁HC₁ = 180° - ∠A₁BC₁. А поскольку ∠AKC = ∠A₁HC₁, то ∠AKC = 180° - ∠A₁BC₁. Значит, четырёхугольник ABCK — вписанный, K лежит на описанной около ABC окружности, что и требовалось доказать.

3) Продлим BO до пересечения с окружностью в точке D — получим диаметр BD. Тогда ∠BAD — прямой, так как опирается на диаметр. В треугольниках ΔBAD и ΔBB₁C: ∠BAD = ∠BB₁C = 90°, ∠ADB = ∠ACB как опирающиеся на одну дугу. Значит, углы ∠ABD и ∠CB₁B также равны. Но это те же углы, что и ∠ABO и ∠CBH соответственно. Значит, ∠ABO = ∠CBH, что и требовалось доказать.

4) Пусть HM = MK. Тогда K лежит на описанной окружности по п. 2. Также по п. 2 AKCH — параллелограмм ⇒ AH║KC, но AH⊥BC ⇒ KC⊥BC. ∠KCB — прямой, значит, KB — диаметр ⇒ KO = OB.

Рассмотрим ΔKOM и ΔKBH: ∠K — общий, KO : KB = 1 : 2, KM : KH = 1 : 2 по построению ⇒ треугольники подобны ⇒ OM : BH = 1 : 2 ⇒ BH = 2OM, что и требовалось доказать.