Llamando \( r \) al radio de las circunferencias azules y \( K \) al radio de la circunferencia roja, se tiene:
\( \left\{\begin{array}{l}2r(OM+K)=AM\cdot MB \mbox{ (potencia punto }M) \\\dfrac{OM}{AM}=\dfrac{r}{OS}=\tan(\phi/2)\end{array}\right. \).
Pero como \( AM=MB, OS=K-BS \) y \( BS=BT=OM \), se tiene que
\( \left\{\begin{array}{l}2r(BT+K)=AM^2\\\dfrac{BT}{AM}=\dfrac{r}{K-BT}\end{array}\right.\Longrightarrow \dfrac{2BT(K-BT)(K+BT)}{AM}=AM^2\Longrightarrow 2BT(K^2-BT^2)=AM^3 \).
Dividiendo ahora ambos miembros por \( K^3 \) se obtiene \( 2\sin(\phi/2)\cos^2(\phi/2)=\cos^3(\phi/2) \) de donde \( \tan(\phi/2)=\dfrac{1}{2} \) y, por tanto, \( \boxed{\phi=2\arctan(1/2)\simeq 53,13^{\circ}} \)