2. Zadatak
U pravokutnom trokutu duljine svih stranica su prirodni brojevi, a polumjer upisane kružnice iznosi 4. Odredi sve moguće vrijednosti duljina kateta tog trokuta.
Prvo rješenje.
Označimo katete pravokutnog trokuta s i , hipotenuzu s te radijus upisane kružnice s . Izjednačavanjem formula za površinu pravokutnog trokuta dobivamo
Kvadriranjem zadnje jednakosti, pa primjenom Pitagorinog poučka dalje slijedi
Kako su i stranice trokuta, moraju biti pozitivne pa zadnju jednakost možemo podijeliti s te dobivamo jednadžbu
koju faktoriziranjem možemo zapisati u obliku
Kako su i cjelobrojni, zaključujemo da brojevi i moraju biti djelitelji broja 32. Preostaje provjeriti 12 mogućnosti, od kojih njih 6 možemo preskočiti uz pretpostavku da je manji od . Dakle, promatramo mogućnosti:
Uvrštavanjem u početnu jednadžbu i uzimajući u obzir da mora biti pozitivan zaključujemo da sljedeći parovi kateta zadovoljavaju uvjete zadatka
Za svaki taj par, izračunamo koristeći Pitagorin poučak, te provjerimo da je .
Drugo rješenje.
Označimo katete pravokutnog trokuta s i , hipotenuzu s te radijus upisane kružnice s . Neka su , , dirališta upisane kružnice sa stranicama , , , redom te neka je središte upisane kružnice.
Uočimo da četverokut ima tri prava kuta i dvije stranice jednake, jer su to radijusi upisane kružnice, pa zaključujemo da je kvadrat sa stranicom duljine . Njegova površina je .
Trokuti i su sukladni (po S–S–K poučku o sukladnosti, jer su oba pravokutni, dijele hipotenuzu i oba imaju jednu katetu ) pa je njihova ukupna površina .
Analogno pokažemo da ukupna površina trokuta i iznosi .
Za površinu trokuta vrijedi i formula za površinu pravokutnog trokuta je , pa izjednačavanjem dobivamo
Budući da smo dobili jednadžbu (1) dalje postupamo kao u prvom rješenju.
Treće rješenje.
Označimo katete pravokutnog trokuta s i , hipotenuzu s te radijus upisane kružnice s . Neka su , , dirališta upisane kružnice sa stranicama , , , redom te neka je središte upisane kružnice.
Uočimo da četverokut ima tri prava kuta i dvije stranice jednake, jer su to radijusi upisane kružnice, pa zaključujemo da je kvadrat sa stranicom duljine .
Trokuti i su sukladni (po S–S–K poučku o sukladnosti, jer su oba pravokutni, dijele hipotenuzu i oba imaju jednu katetu ) pa je .
Analogno pokažemo da su trokuti i sukladni te da vrijedi .
Ovime smo pokazali da je , pa primjenom Pitagorinog poučka dobivamo
Budući da smo dobili jednadžbu (1) dalje postupamo kao u prvom rješenju.