171. Докажите, что если для вписанного четырёхугольника
ABCD
выполнено равенство
CD=AD+BC
, то биссектрисы его углов
A
и
B
пересекаются на стороне
CD
.
Указание. Пусть
M
и
P
— точки на основании
CD
такие, что
CP=BC
, а
AM
— биссектриса угла
BAD
. Тогда точки
A
,
M
,
P
и
B
лежат на одной окружности.
Решение. Обозначим
\angle A=2\alpha
,
\angle B=2\beta
. Предположим, что
\alpha\lt\beta
. Отложим на отрезке
CD
отрезок
CP
, равный
BC
. Тогда
DP=AD
, треугольники
BCP
и
APD
— равнобедренные,
\angle D=180^{\circ}-2\beta,~\angle PAD=\angle DPA=\beta,

\angle C=180^{\circ}-2\alpha,~\angle CBP=\angle CPB=\alpha.

Пусть
AM
— биссектриса угла
BAD
(
M
на стороне
CD
). Поскольку
\angle MAD=\alpha\lt\beta=\angle PAD
, то точка
M
лежит между точками
P
и
D
,
\angle PMA=180^{\circ}-2\beta+\alpha,~\angle PBA=2\beta-\alpha.

Поэтому
\angle PMA+\angle PBA=180^{\circ}.

Тогда точки
P
,
M
,
A
,
B
лежат на одной окружности. Значит,
\angle PBM=\angle PAM=\beta-\alpha.

Следовательно,
\angle CBM=\angle CBP+\angle PBM=\alpha+\beta-\alpha=\beta=\frac{1}{2}\angle CBA,

т. е.
BM
— биссектриса угла
CBA
.

Примечание. Верно и обратное: если биссектрисы углов при вершинах
A
и
B
вписанного четырёхугольника
ABCD
пересекаются на стороне
CD
, то
CD=AD+BC
(см. задачу 262).