Olimpiadas de Matemáticas
Página de preparación y problemas

Solución. Sean $O_1$ y $O_2$ los centros de $C_1$ y $C_2$, respectivamente, y $r_1$ y $r_2$ sus radios. Si consideramos la recta $s$ paralela a $t$ a distancia $R_1$ y que no contiene a $O$, se tiene que la distancia de $O_2$ a $O_1$ es igual a $r_2+r_1$, que es la distancia de $O_2$ a $s$. Por lo tanto, el lugar geométrico de $O_2$ es una parábola que tiene por vértice $B$. Está claro además que $O_2O_1=r_2+r_1$ es la hipotenusa de un triángulo rectángulo de catetos $BP$ y $|r_1-r_2|$, de donde podemos despejar \[BP=\sqrt{(r_1+r_2)^2-(r_1-r_2)^2}=2\sqrt{r_1r_2},\] luego podemos determinar $P$ como el punto de $t$ que está a distancia $2\sqrt{r_1r_2}$ de $B$ y en la misma semirrecta en que se proyecta $O_2$.

Para responder al apartado (b), hacemos una inversión respecto de la circunferencia centrada en $B$ y de radio $2r_1$, que deja $t$ invariante y lleva $C_1$ en la recta $C_1'$ paralela a $t$ que pasa por $A$. Como las inversiones mantienen las rectas/circunferencias, los ángulos y las tangencias, la circunferencia $C_2$ se transforma en otra circunferencia $C_2'$ tangente a las rectas paralelas $C_1'$ y $t$. Entonces, la recta $C'$ paralela a $t$ que pasa por $O$ es ortogonal a todas las circunferencias $C_2'$. Tras invertir de nuevo (deshacemos la inversión), $C'$ se transforma en la circunferencia $C$ tangente a $t$ en $B$ y de radio $2r_1$, y es ortogonal a todas las circunferencias $C_2$.