Cho ba điểm \(A(2 ; 0), B(4 ; 1), C(1 ; 2).\) Tìm tọa độ tâm \(I\) của đường tròn nội tiếp tam giác \(ABC.\)

\(\overrightarrow {BC}  = ( - 3 ; 1)\). Phương trình đường thẳng \(BC\) là \(x+3y-7=0.\)

Phương trình các đường phân giác trong và ngoài của góc \(B\) là

\( \dfrac{{x - 2y - 2}}{{\sqrt {{1^2} + {2^2}} }} =  \pm  \dfrac{{x + 3y - 7}}{{\sqrt {{1^2} + {3^2}} }}\)

\(\Leftrightarrow     \left[ \begin{array}{l}(\sqrt 2  - 1)x - (2\sqrt 2  + 3)y + 7 - 2\sqrt 2  = 0\,\,\,\,\,\,\,\,(3)\\(\sqrt 2  + 1)x + (3 - 2\sqrt 2 )y - 7 - 2\sqrt 2  = 0 \,\,\,\,\,\,\,\,(4)\end{array} \right.\)

Thay lần lượt tọa độ của \(A\) và \(C\) vào vế trái của (3) ta được:

\((\sqrt 2  - 1).2 + 7 - 2\sqrt 2  = 5 ;\) \(     (\sqrt 2  - 1).1 - (2\sqrt 2  + 3).2 + 7 - 2\sqrt 2  =  - 5\sqrt 2. \)

Suy ra phương trình đường phân giác trong của góc \(B\) là

\((\sqrt 2  - 1)x - (2\sqrt 2  + 3)y + 7 - 2\sqrt 2  = 0.\)

Tâm \(I\) của đường tròn nội tiếp tam giác là giao điểm của các đường phân giác trong. Tọa độ của \(I\) là nghiệm của hệ

\(\left\{ \begin{array}{l}3x - y - 6 = 0\\(\sqrt 2  - 1)x - (2\sqrt 2  + 3)y + 7 - 2\sqrt 2  = 0\end{array} \right. \)

\(  \Leftrightarrow   \left\{ \begin{array}{l}x =  \dfrac{{5 + 2\sqrt 2 }}{{2 + \sqrt 2 }}\\y =  \dfrac{3}{{2 + \sqrt 2 }}\end{array} \right.\).

Vậy \(I = \left( { \dfrac{{5 + 2\sqrt 2 }}{{2 + \sqrt 2 }} ;  \dfrac{3}{{2 + \sqrt 2 }}} \right)\).