阅读以下材料,并按要求完成相应的任务:
莱昂哈德
欧拉
是瑞士数学家,在数学上经常见到以他的名字命名的重要常数,公式和定理,下面就是欧拉发现的一个定理:在
中,
和
分别为外接圆和内切圆的半径,
和
分别为其中外心和内心,则
.

如图1,
和
分别是
的外接圆和内切圆,
与
相切分于点
,设
的半径为
,
的半径为
,外心
(三角形三边垂直平分线的交点)与内心
(三角形三条角平分线的交点)之间的距离
,则有
.
下面是该定理的证明过程(部分)
延长
交
于点
,过点
作
的直径
,连接
,
.
,
(同弧所对的圆周角相等).
.
,
,①
如图2,在图1(隐去
,
的基础上作
的直径
,连接
,
,
,
.
是
的直径,所以
.
与
相切于点
,所以
,
.
(同弧所对的圆周角相等),
,
.
②
任务:(1)观察发现:
,
(用含
,
的代数式表示);
(2)请判断
和
的数量关系,并说明理由.
(3)请观察式子①和式子②,并利用任务(1),(2)的结论,按照上面的证明思路,完成该定理证明的剩余部分;
(4)应用:若
的外接圆的半径为
,内切圆的半径为
,则
的外心与内心之间的距离为
.