12401. В угол вписаны две непересекающиеся окружности. Одной стороны угла они касаются в точках
K
и
L
, другой — в точках
M
и
N
(см. рисунок),
C
— середина отрезка
KL
,
A
и
B
— точки пересечения отрезков
CM
и
CN
с окружностями. Докажите, что:
а) точки
A
,
B
,
M
и
N
лежат на одной окружности;
б) точки
A
,
B
,
K
и
L
лежат на одной окружности.
Решение. а) По теореме о касательной и секущей (см. задачу 93)
CA\cdot CM=CK^{2}=CL^{2}=CB\cdot CN,

Пусть
N'
— вторая точка пересечения луча
CB
с описанной окружностью треугольника
MAB
. Тогда
CB\cdot CN=CA\cdot CM=CB\cdot CN',

откуда
CN=CN'
. Значит, точки
N
и
N'
совпадают. Следовательно, четырёхугольник
MANB
вписанный. (Аналогично,
M
— вторая точка пересечения меньшей из данных окружностей со стороной угла.)
б) Пусть
O
— вершина данного угла. Центр окружности, вписанной в угол, лежит на биссектрисе угла (см. задачу 1724), а угол симметричен относительно его биссектрисы, поэтому
MNLK
— равнобедренная трапеция. Обозначим
\angle BAC=\alpha
,
\angle OLN=\angle OKN=\gamma
. Тогда из теоремы об угле между касательной и хордой получаем
\angle KAC=180^{\circ}-\angle KAM=180^{\circ}-\angle OKM=180^{\circ}-\gamma,

\angle KAB=\angle KAC+\angle BAC=180^{\circ}-\gamma+\alpha.

С другой стороны,
\angle KLB=\angle BNL=\angle ONL-\angle MNB=\angle ONL-(180^{\circ}-\angle BAM)=

=\angle ONL-\angle BAC=\gamma-\alpha.

Значит,
\angle KLB+\angle KAB=(180^{\circ}-\gamma+\alpha)+(\gamma-\alpha)=180^{\circ}.

Тогда четырёхугольник
ABLK
вписанный (см. задачу 49). Следовательно, точки
A
,
B
,
K
и
L
лежат на одной окружности.