Problema 512

Dado un triángulo ABC de lados a.b.c. se traza el círculo inscrito ; a éste se le tira la tangente paralela al lado a=BC que determina un segundo triángulo AB1C1; con éste se reitera el trazado anterior, y así sucesivamente.Hallar la suma de las áreas de la sucesión infinita de los círculos inscritos.

Linés, E. y Linés, E. (1949): Ejercicios de Análisis Matemático. Problema 125, pag 175-176.Madrid.

 

Solución de Ricard Peiró:

Sea S el área del triángulo . Sea  el radio de la circunferencia inscrita al triángulo . Sea  el semiperímetro del triángulo

Sea  el radio del triángulo . Sea  el semiperímetro del triángulo .

 

La circunferencia inscrita al triángulo  es exincrita al triángulo .

Entonces:

.

 

Veamos que . Lo probaremos por inducción:

Para  es cierta.

Supongamos cierta la proposición para , .

Veamos que la proposición es cierta para .

La circunferencia inscrita del triángulo  es la exinscrita al triángulo .

Los triángulos , son semejantes. Sea  la razón de semejanza.

.

 

Entonces,

.

Entonces la sucesión de los radios es una progresión geométrica de razón .

Entonces la sucesión de los cuadrados de los radios es una progresión geométrica de razón .

 

La suma de las áreas de los círculos de radios es la suma de una progresión geométrica de razón .

Calculemos el área del círculo circunscrito al triángulo :

Aplicando el área del triángulo :

. Entonces

El área del primer círculo es:

.

La suma infinita de las áreas de los círculos es: