Sea △ABC un triángulo acutángulo escaleno con circunferencia circunscrita ω. Las tangentes a ω en B y C se cortan en T. Sean X y Y las proyecciones de T sobre las rectas AB y AC, respectivamente. Suponga que BT=CT=16,BC=22, y TX2+TY2+XY2=1143. Halle XY2.
Let △ABC be an acute scalene triangle with circumcircle ω. The tangents to ω at B and C intersect at T. Let X and Y be the projections of T onto lines AB and AC, respectively. Suppose BT=CT=16,BC=22, and TX2+TY2+XY2=1143. Find XY2.
Solución:
Por el ángulo tangente-cuerda, ∠TBC=A, así que ∠ABT=B+A=180∘−C y TX=TBsin∠ABT=16sinC; de manera similar TY=16sinB. Además ∠AXT=∠AYT=90∘, así que A,X,T,Y están sobre una circunferencia de diámetro AT, de donde XY=ATsinA. Usando la ley de senos (sinA=R11,sinB=2RAC,sinC=2RAB), la condición dada se convierte en R264(AB2+AC2)+121AT2=1143.
Coloque B=(−11,0) y C=(11,0). Como TB=16 y T está en la mediatriz de BC, obtenemos T=(0,−135). El circuncentro es O=(0,k) con OB⊥BT, lo que da 121−k135=0, así que k=135121 y R2=121+k2=13530976. Para A=(x,y) sobre ω, desarrollando x2+(y−k)2=R2 se obtiene x2+y2=135242y+121. Por lo tanto AB2+AC2=2(x2+y2)+242=135484y+484,AT2=x2+y2+2135y+135=135512y+256.
Sustituyendo, 64(AB2+AC2)+121AT2=13592928y+61952=1143⋅13530976 produce y=135291. Entonces AT2=135512⋅291+256=135183552, y XY2=AT2sin2A=R2121AT2=30976121⋅183552=256183552=717.
By the tangent-chord angle, ∠TBC=A, so ∠ABT=B+A=180∘−C and TX=TBsin∠ABT=16sinC; similarly TY=16sinB. Also ∠AXT=∠AYT=90∘, so A,X,T,Y lie on a circle with diameter AT, whence XY=ATsinA. Using the law of sines (sinA=R11,sinB=2RAC,sinC=2RAB), the given condition becomes R264(AB2+AC2)+121AT2=1143.
Place B=(−11,0) and C=(11,0). Since TB=16 and T lies on the perpendicular bisector of BC, we get T=(0,−135). The circumcenter is O=(0,k) with OB⊥BT, which gives 121−k135=0, so k=135121 and R2=121+k2=13530976. For A=(x,y) on ω, expanding x2+(y−k)2=R2 gives x2+y2=135242y+121. Therefore AB2+AC2=2(x2+y2)+242=135484y+484,AT2=x2+y2+2135y+135=135512y+256.
Substituting, 64(AB2+AC2)+121AT2=13592928y+61952=1143⋅13530976 yields y=135291. Then AT2=135512⋅291+256=135183552, and XY2=AT2sin2A=R2121AT2=30976121⋅183552=256183552=717.