Решение

Республиканская олимпиада 1993 9 класс № 1

Рассмотрим движение точки . Пусть она переходит в точку , — новая точка касания выреза. При таком повороте колеса на угол его центр сместится на угол относительно центра выреза. Так как качение происходит без проскальзывания, то длины дуг и равны, то есть


или

Запишем координаты точки


С учетом связи между углами и , получим

Таким образом, при изменении угла от до , изменяется от до , а при этом остается равным нулю. Иными словами траектория точки есть диаметр выреза, проходящий через точку. Аналогично можно показать, что траектории точек и также являются отрезками прямых (диаметрами). Какими, подумайте самостоятельно.