Тема . Высшая проба - задания по годам

Высшая проба 2020

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела высшая проба - задания по годам
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#83203

Точки P  и Q  лежат соответственно на сторонах BC  и CD  квадрата ABCD.  Прямые AP  и AQ  пересекают BD  в точках M  и N  соответственно, вторично пересекают описанную около квадрата окружность в точках X  и Y  соответственно, а прямые BY  и DX  пересекаются в точке H.  Докажите, что AH  ⊥P Q  тогда и только тогда, когда точки P,Q,M,N  лежат на одной окружности.

Источники: Высшая проба - 2020, 11.4(см. olymp.hse.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обратите внимание на четырёхугольник MNYX. Нужно про него что-то понять. Обратите внимание на его углы и дуги окружности, описанной около квадрата.

Подсказка 2

Нужно доказать, что четырёхугольник вписанный. Далее попробуйте сначала показать, что если M, N, P, Q лежат на одной окружности, то PQ || AH. Рассмотрите точку пересечения BY и PQ. Быть может, она лежит на какой-то окружности...

Подсказка 3

Для доказательства в обратную сторону стоит вспомнить теорему Паскаля и применить её к DCBYAX.

Показать доказательство

Сначала полезный факт: на одной окружности лежат точки M,N,Y,X  , ведь

       A˘B + B˘X   A˘D + B˘X
∠AY X =----2---= ----2---= ∠AMD.

PIC

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Если точки M,N,P,Q  лежат на одной окружности, то ∠NQP  =∠NMA  = ∠AYX  , то есть PQ || XY  .

PIC

Пусть прямые PQ  и BY  пересекаются в точке H′ . Тогда, в силу параллельности прямых XY  и PQ  , верно, что ∠Y XA = ∠H′PA  . C другой стороны, ∠YXA = ∠YBA  , т.к. данные углы опираются на меньшую дугу AY  в окружности, описанной около квадрата ABCD  .

Таким образом, ∠H′BA = ∠YBA  , что влечёт вписанность четырехугольника H′PBA  , следовательно, ∠AH ′P = 180∘− 90∘ = 90∘ , то есть H′ является основанием перепендикуляра из точки A  на PQ  .

PIC

Аналогично, H ′′ — точка пересечения прямых DX  и PQ  — является основанием перпендикуляра из точки A  на PQ  , а значит, точки H ′ и H ′′ совпадают и лежат на каждой из прямых BY  и DX  , следовательно, совпадают с точкой H  , что доказывает AH ⊥ PQ  .

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Если AH ⊥P Q  , то по теореме Паскаля для шестиугольника DCBY  AX  точки пересечения противоположных сторон DC  и Y A  , CB  и AX  , BY  и XD  , соответственно точки Q,P,H  лежат на одной прямой. Тогда точки H,P,B,A  лежат на окружности, построенной на AP  как на диаметре, следовательно, ∠HP A =∠HBA  = ∠AXY  . Наконец, в силу того, что точки X,Y,M, N  лежат на одной окружности, верно, что ∠AXY = ∠MNA  , то есть ∠QP M = ∠MNA  и точки M, N,P,Q  лежат на одной окружности.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!