ВсОШ 2021, 11 класс, задача 4

В треугольнике биссектрисы и пересекаются в точке . Прямая, проходящая через точку параллельно , пересекает лучи и в точках и соответственно. Точка - центр описанной окружности треугольника , точка - центр описанной окружности треугольника . Докажите, что .

(А. Кузнецов)

Фото или PDF, до 20 МБ на файл, до 10 файлов. Ответ проверят вручную.
Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

Решение.

Будем обозначать окружность, описанную около треугольника . Пусть - центр окружности , а - центр окружности . Обозначим и . Поскольку , то и . Значит, . Кроме того, , и . Здесь мы воспользовались тем, что точка - центр и - серединный перпендикуляр к отрезку .

Рис. 4

Проведем в треугольнике высоту . Тогда . Прямая перпендикулярна , а потому параллельна . Значит, угол между этой прямой и прямой равен . Также проекции точек и на - середины отрезков и . Следовательно, . Проекция точки на прямую - середина отрезка , а угол между прямыми и равен , откуда .

Из сказанного выше, . . Рассуждая аналогично, мы получаем, что и . Значит, треугольники и подобны. Тогда . Поскольку и , то . Аналогично . Таким образом,

что и требовалось.

В равенствах (1) и (2) мы воспользовались расположением точек и , которое остается обосновать. А именно, - острый, поскольку это половина угла . Значит, точка лежит в той же полуплоскости относительно прямой , что и , и выполняется (1). Также . Этот угол острый, и в случае, когда лежит в другой полуплоскости относительно , нежели , не превосходит , так как . Значит, точки и лежат в разных полуплоскостях относительно прямой , а тогда выполнено (2).

Рис. 5

Замечание.

Приведем план другого решения. Обозначим за точку пересечения прямой с окружностью . Тогда . Значит, точка пересечения и лежит на окружности , а тогда точка лежит на поляре точки относительно этой окружности. Теперь отметим на окружности точку так, что четырехугольник гармонический, обозначим точку пересечения отрезков и за . Центральная проекция в переводит четверку точек с окружности в четверку точек на прямой . Тогда четверка - гармоническая, откуда следует, что поляра относительно проходит и через . Значит, это прямая , и она перпендикулярна . Аналогично, , где - точка пересечения с . Тогда . Остается несложная проверка равенства углов и .

Похожие задачи

ВсОШ 2021, 10 класс, задача 1

На стороне BC параллелограмма ABCD отмечены точки E и F, причем E лежит между B и F. Диагонали AC и BD пересекаются в точке O. Прямые AE и DF касаются окружности, описанной около треугольника AOD. Докажите, что они касаются и окружности, описанной около треугольника EOF. (А. Кузнецов)

ВсОШ 2023, 11 класс, задача 1

(20 баллов) Число x таково, что sin x+operatorname{tg} x и cos x+operatorname{ctg} x - рациональные числа. Докажите, что sin 2x является корнем квадратного уравнения с целыми коэффициентами. (Н. Агаханов)

ВсОШ 2025, 10 класс, задача 6

При каком наименьшем k для любого многочлена f(x) степени 100 с вещественными коэффициентами найдётся такой многочлен g(x) степени не выше k с вещественными коэффициентами, что графики y=f(x) и y=g(x) имеют ровно 100 общих точек?

ВсОШ 2026, 11 класс, задача 5

Саша поставил фишку в одну из точек координатной плоскости. За одну операцию разрешается переместить фишку, расположенную в точке с координатами (ai,bi), в другую точку (ai+1,bi+1), если уравнение прямой, соединяющей эти точки, имеет вид y=ai x+