A+ A A-

Soru

Şekildeki \(ABCD\) karesinde \(A\) merkezli çeyrek çember ile 5 çember verilmiştir. Çemberler şekildeki gibi kareye ve birbirine teğettir. Mavi ve kırmızı çemberlerlerin yarıçapları toplamı \(\sqrt 2 \) olduğuna göre, yeşil çemberin yarıçapı kaç birimdir?

Çözüm

\(AGF\) üçgeninde \(|AF| = {r_1}\sqrt 2\) dir. \(KLC\) üçgeninde \(|KC|={r_2}\sqrt 2\) dir. Bu durumda \(|AC| = \left( {{r_1} + {r_2}} \right)\left( {\sqrt 2  + 1} \right)\) olur. \(|AH| = {r_1}\left( {\sqrt 2  + 1} \right)\) karenin bir kenarına eşit olduğundan \(|AC| = \sqrt 2 |AH|\) olur. O halde \(\left( {{r_1} + {r_2}} \right)\left( {\sqrt 2  + 1} \right) = \sqrt 2 {r_1}\left( {\sqrt 2  + 1} \right)\) eşitliğinden $$\dfrac{r_2}{r_1} = \sqrt{2} -1 \qquad (...1)$$ bulunur.

Şekildeki gibi kırmızı çemberin yarıçapına \(r_3\) dersek ve merkeziyle karenin kenarlarına dik çizip gerekli işlemleri yaparsak \(AF| = |AE| + |EF| = {r_3}\sqrt 2  + {r_3} + {r_1}\) olurken \(AGF\) üçgeninde \(|AF| = {r_1}\sqrt 2 \) olduğundan \({r_3}\sqrt 2  + {r_3} + {r_1} = {r_1}\sqrt 2 \) olur. Bu eşitlikten \[r_3=r_1.\dfrac{\sqrt{2}-1}{\sqrt{2}+1}\qquad(...2)\] elde edilir. Benzer biçimde mavi çemberin yarıçapına \(r_4\) dersek, ilk şekilde \(|KC| = {r_2} + {r_4} + {r_4}\sqrt 2 \) bulunur. Ayrıca \(|KC| = {r_2}\sqrt 2 \) olduğundan \[r_4=r_2.\dfrac{\sqrt{2}-1}{\sqrt{2}+1}\qquad(...3)\] elde edilir. Elde ettiğimiz son iki eşitliği taraf tarafa oranlarsak \(\dfrac{{{r_4}}}{{{r_3}}} = \dfrac{{{r_2}}}{{{r_1}}} = \sqrt {2}  - 1\) bulunur. Soruda \({r_3} + {r_4} = \sqrt 2 \) verildiğinden ve \({r_4} = {r_3} \cdot \left( {\sqrt {2}  - 1} \right)\) olduğundan \[r_3=1 \qquad r_4=\sqrt{2}-1\] bulunur. Bu değerleri (...2) ve (...3) te yerine yazarsak \[r_1=\dfrac{\sqrt{2}+1}{\sqrt{2}-1}\qquad r_2=\sqrt{2}+1\] bulunur.

Şekildeki gibi çeyrek çemberin yarıçapına \(R\) ve yeşil çemberin yarıçapına \(r\) diyelim. \(|AT|=R+r\) ve \(|AS|=R-r\) olacağından \(|ST|=|BP|=2\sqrt{Rr}\) bulunur. Benzer mantık \(KTPR\) dik yamuğunda yapılırsa \(|PR|=2\sqrt{rr_2}\) bulunur. \(|RC|=r_2\) olduğundan, karenin bir kenarı \(|BC| = {r_2} + 2\sqrt r \left( {\sqrt {{r_2}}  + \sqrt R } \right)\) bulunur. Ayrıca karenin bir kenarı \(R\) olduğundan \(R = {r_2} + 2\sqrt r \left( {\sqrt {{r_2}}  + \sqrt R } \right)\) olur. Bu denklemden \[2\sqrt r  = \frac{{R - {r_2}}}{{\sqrt R  + \sqrt {{r_2}} }} \Rightarrow 2\sqrt r  = \sqrt R  - \sqrt {{r_2}} \qquad (...4)\] elde edilir. Bu eşitliğin karesini alırsak \[4r = R + {r_2} - 2\sqrt {R{r_2}}\qquad(...5)\] olur. İlk şekilden görüleceği üzere \(|AH| = R = {r_1}\left( {\sqrt 2  + 1} \right)\) ve (...1) nolu eşitlikten \({r_2} = {r_1} \cdot \left( {\sqrt 2  - 1} \right)\) değerleri (...5) te yerine yazılırsa \[4r = {r_1}\left( {\sqrt 2  + 1} \right) + {r_1}\left( {\sqrt 2  - 1} \right) - 2\sqrt {{r_1}\left( {\sqrt 2  + 1} \right) \cdot {r_1}\left( {\sqrt 2  - 1} \right)} \] \[ \Rightarrow r = {r_1} \cdot \frac{{\sqrt 2  - 1}}{2}\qquad(...6)\] bulunur. Bulduğumuz \({r_1} = \dfrac{{\sqrt 2  + 1}}{{\sqrt 2  - 1}}\) değerini yerine yazarsak \[r = \dfrac{{\sqrt 2  + 1}}{2}\] bulunur.

Sonuç olarak çemberlerden herhangi birinin yarıçapı ile diğer çemberlerin yarıçaplarını ifade edebilecek genellikte bir çözüm sunmuş olduk.

Son Düzenlenme
Öğeyi Oyla
(7 oy)

Yorum ekle


Güvenlik kodu
Yenile

Sorular

Giriş veya Kayıt

GİRİŞ