Дан треугольник XBC. Различные точки Am таковы, что X является ортоцентром треугольника центром вписанной окружности треугольника AIBC и точкой пересечения медиан треугольника Докажите, что если и BC параллельны, то AI — середина
(Е. Бакаев)
Пусть M — середина BC, а Y и Z — точки, симметричные X относительно прямой BC и точки M, соответственно. Тогда
откуда точки B, C, Y и Z лежат на одной окружности c центром O и радиусом R. При этом, поскольку и получаем
то есть X — середина
Пусть T — середина YZ. Тогда OTYX — прямоугольник, поэтому Из симметрии относительно BC получаем, что
Значит, T — центр окружности, описанной около треугольника BXC, то есть, по лемме о трезубце, середина дуги BC окружности
Пусть — диаметр окружности а P и S — середины KM и соответственно. Заметим, что
Значит, TX пересекает отрезки и в их серединах P и S, а также Тогда
(последнее равенство выполнено в силу симметрии отрезков и TS относительно перпендикуляра к BC в точке P). Значит, TBSC — вписанный четырёхугольник, как и Поскольку и S лежат на отсюда следует
Замечание. На последнем шаге можно действовать и по-другому. Пусть а
так что