16015. Четыре равных окружности проходят через одну точку, а каждая сторона четырёхугольника
ABCD
касается двух из этих окружностей (см. рис.). Докажите, что четырёхугольник
ABCD
вписанный.

Решение. Пусть
A_{1}
,
B_{1}
,
C_{1}
и
D_{1}
— центры данных окружностей радиуса
R
,
O
— общая точка окружностей. Поскольку окружности равные,
OA_{1}=OB_{1}=OC_{1}=OD_{1}=R.

Значит, точки
A_{1}
,
B_{1}
,
C_{1}
и
D_{1}
лежат на окружности с центром
O
и радиусом
R
, т. е. четырёхугольник
A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}
вписанный, и сумма его противоположных углов равна
180^{\circ}
. Его стороны соответственно параллельны сторонам четырёхугольника
ABCD
, поэтому углы четырёхугольников соответственно равны. Значит, сумма противоположных углов четырёхугольника
ABCD
, тоже равна
180^{\circ}
. Следовательно, он вписанный. Что и требовалось доказать.