Su configuración es un caso especial de Descartes teorema. En general, el teorema describe los radios de cuatro círculos, que en contacto uno con el otro, pero en el caso especial de uno de estos círculos es una línea. Ya que el ingrediente clave para la relación inversa radios, esto significa que el término correspondiente será simplemente cero.
Larga historia corta: si $r_1$ $r_2$ son los radios de los círculos, el pequeño círculo tiene radio
$$r_3 = \frac{1}{\dfrac1{r_1}+\dfrac1{r_2}+\dfrac2{\sqrt{r_1r_2}}}$$
La única idea para una prueba que viene a mi mente ahora implicaría la Mentira de la geometría, que podría ser un poco más allá del alcance de esta pregunta. Pero quizá se refiera a la de Descartes teorema es una prueba suficiente de aquí?