10895. На сторонах
BC
и
CD
квадрата
ABCD
отмечены точки
E
и
F
соответственно. Докажите, что перпендикуляры, опущенные из точки
A
на
EF
, из точки
B
на
AE
и из точки
D
на
AF
, пересекаются в одной точке.
Решение. Пусть
X
— точка пересечения перпендикуляров, опущенных из
A
на
EF
и из
B
на
AE
. Из точек
B
и
P
отрезок
AE
виден под прямым углом, значит, эти точки лежат на окружности с диаметром
AE
. Вписанные в эту окружность углы
AEB
и
APB
опираются на одну и ту же дугу, поэтому
\angle APB=\angle AEB=\angle ABX.

Треугольники
ABP
и
AXB
подобны по двум углам (угол при вершине
A
— общий), поэтому
\frac{AB}{AX}=\frac{AP}{AB}
, откуда
AX=\frac{AB^{2}}{AP}
.
Пусть
Y
— точка пересечения перпендикуляров, опущенных из
A
на
EF
и из
D
на
AP
. Из точек
D
и
P
отрезок
AF
виден под прямым углом, значит, эти точки лежат на окружности с диаметром
AF
. Вписанные в эту окружность углы
APD
и
AFD
опираются на одну и ту же дугу, поэтому
\angle APD=\angle AFD=\angle ABP=\angle ADY.

Треугольники
APD
и
AYD
подобны по двум углам (угол при вершине
A
— общий), поэтому
\frac{AD}{AY}=\frac{AP}{AD}
, или
\frac{AB}{AY}=\frac{AP}{AB}
, откуда
AY=\frac{AB^{2}}{AP}=AX
. Значит, точки
X
и
Y
совпадают. Отсюда следует доказываемое утверждение.