10304. Пусть
I
— центр вписанной окружности треугольника
ABC
;
H_{B}
и
H_{C}
— ортоцентры треугольников
ACI
и
ABI
соответственно;
K
— точка касания вписанной окружности треугольника
ABC
со стороной
BC
. Докажите, что точки
H_{B}
,
H_{C}
и
K
лежат на одной прямой.
Решение. Прямые
BH_{B}
и
CH_{C}
перпендикулярны прямой
AI
, поэтому они параллельны. Значит, четырёхугольник
BH_{B}CH_{C}
— трапеция, и её диагонали делят друг друга в отношении
BH_{B}:CH_{C}
.
Проекции
M
и
N
точек
H_{B}
и
H_{C}
на прямые соответственно
AB
и
AC
совпадают с проекциями на эти прямые центра
I
, поэтому
BM=BK
и
CN=CK
. Кроме того, так как
\angle H_{B}BM=\angle H_{C}CN=90^{\circ}-\frac{1}{2}\angle A,

то прямоугольные треугольники
H_{B}BM
и
H_{C}CN
подобны. Значит,
BH_{B}:CH_{C}=BK:CK
. Следовательно, точка пересечения диагоналей трапеции совпадает с
K
.