Чтобы найти радиус круга, вписанного в правильный треугольник, сначала обозначим некоторые параметры:
- Пусть сторона правильного треугольника равна ( a ).
Площадь правильного треугольника ( S{\triangle} ) выражается через сторону ( a ) как:
[
S{\triangle} = \frac{\sqrt{3}}{4} a^2
]
Радиус вписанного круга ( r ) связан с площадью треугольника и полупериметром:
[
r = \frac{S_{\triangle}}{p}
]
где ( p ) — полупериметр треугольника, равный ( \frac{3a}{2} ). Тогда:
[
r = \frac{\frac{\sqrt{3}}{4} a^2}{\frac{3a}{2}} = \frac{\sqrt{3}}{6} a
]
Площадь вписанного круга ( S{\text{круга}} ) равна:
[
S{\text{круга}} = \pi r^2 = \pi \left(\frac{\sqrt{3}}{6} a\right)^2 = \frac{\pi a^2}{12}
]
По условию задачи, разница между площадью треугольника и площадью вписанного круга равна ( 27\sqrt{3} - 9\pi ):
[
S{\triangle} - S{\text{круга}} = 27\sqrt{3} - 9\pi
]
Подставим выражения для площадей:
[
\frac{\sqrt{3}}{4} a^2 - \frac{\pi a^2}{12} = 27\sqrt{3} - 9\pi
]
Вынесем ( a^2 ) за скобки:
[
a^2 \left(\frac{\sqrt{3}}{4} - \frac{\pi}{12}\right) = 27\sqrt{3} - 9\pi
]
Упростим выражение в скобках:
[
\frac{\sqrt{3}}{4} - \frac{\pi}{12} = \frac{3\sqrt{3} - \pi}{12}
]
Теперь уравнение принимает вид:
[
a^2 \cdot \frac{3\sqrt{3} - \pi}{12} = 27\sqrt{3} - 9\pi
]
Умножим обе части на 12, чтобы избавиться от знаменателя:
[
a^2 (3\sqrt{3} - \pi) = 324\sqrt{3} - 108\pi
]
Разделим обе части уравнения на ( 3\sqrt{3} - \pi ):
[
a^2 = \frac{324\sqrt{3} - 108\pi}{3\sqrt{3} - \pi}
]
Теперь, зная ( a^2 ), можем найти радиус ( r ):
[
r = \frac{\sqrt{3}}{6} a = \frac{\sqrt{3}}{6} \sqrt{a^2}
]
Таким образом, подставив значение ( a^2 ) в выражение для радиуса, мы получим численное значение ( r ). Это будет искомый радиус вписанного круга.