M1611

Формулировка

Две окружности пересекаются в точках A и B. Через точку A проведена прямая, вторично пересекающая первую окружность в точке C, а вторую в точке D. Пусть M и N — середины дуг BC и BD, не содержащих точку A, а K — середина отрезка CD. Докажите, что угол MKN прямой. (Можно считать, что точки C и D лежат по разные стороны от точки A.)

Доказательство

M1611

Пусть N1 — точка, симметричная точке N относительно K (см.рисунок). Тогда bigtriangleupKCN1=bigtriangleupKDN, поэтому CN1=ND и angleN1CK=angleNDK=piangleABN. Заметим ещё, что angleMCK=piangleABM.
Складывая полученные равенства, находим, что angleN1CM=angleMBN. Кроме того, из условия следует, что CM=MB и BN=ND (т.е. BN=CN1). Значит bigtriangleupMCN1=bigtriangleupMBN, откуда MN1=MN.
MK — медиана в равнобедренном треугольнике MNN1, поэтому angleMKN=90circ.

Замечание

Задача имеет много других решений. Например, можно воспользоваться подобием треугольников MEK и KFN, где E и F — середины отрезков BC и BD соответственно. Эти треугольники имеют две пары взаимно перпендикулярных сторон: EK и FN, ME и KF; следовательно, перпендикулярны и их третьи стороны.

Кроме того, соображения, использующие композицию поворотов, позволяют отказаться от дополнительного условия в задаче (о том, что точки C и D лежат по разные стороны от A), которое было задано лишь затем, чтобы избежать разбора различных случаев. Действительно, рассмотрим композицию поворотов RMbetacircRNalpha — на углы alpha=angleDNB и beta=angleBMC вокруг точек N и M соответственно (углы передпологаются ориентированными).
Заметим, что alpha+beta=180circ, поэтому RMbetacircRNalpha=Zx — центральная симметрия относительно некоторой точки X. Но Zx(D)=(RMbetacircRNalpha)=RMbeta(B)=C, поэтому X — середина отрезка CD, т.е. точка K. Если N1=ZK(N), то N1=(RMbetacircRNalpha)(N)=RMbeta(N), т.е. bigtriangleupNMN1, равнобедренный и angleMKN=90circ

Д.Терешин

M1611: 1 комментарий

Добавить комментарий для Igor Mazurok Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *