Решение:
Теорема: Каждая точка биссектрисы неразвёрнутого угла равноудалена от его сторон.
Обратно: Каждая точка, лежащая внутри угла и равноудалена от его сторон, лежит на его биссектрисе.
Доказательство:
- Возьмём произвольную точку B на биссектрисе угла, проведём перпендикуляры BC и BH к сторонам угла OA и OD соответственно.
- Рассмотрим прямоугольные треугольники ΔOBC и ΔOBH.
- OB — общая гипотенуза, ∠1 = ∠2 (по условию, так как OB — биссектриса).
- Следовательно, ΔOBC = ΔOBH (по гипотенузе и острому углу).
- Следовательно, BC = BH.
- Пусть точка B лежит внутри угла HOT и равноудалена от его сторон. Проведём биссектрису OM.
- Рассмотрим прямоугольные треугольники ΔOBC и ΔOBH (где C и H — основания перпендикуляров, опущенных из B на стороны угла).
- OB — общая гипотенуза, BC = BH (по условию).
- Следовательно, ΔOBC = ΔOBH (по гипотенузе и катету).
- Следовательно, ∠1 = ∠2, т. е. луч OB — биссектриса угла HOT.
Теорема доказана.