11806. В выпуклом четырёхугольнике ABCD
 прямые, симметричные диагонали BD
 относительно биссектрис углов B
 и D
, пересекаются в точке P
, расположенной внутри четырёхугольника. Докажите, что проекции точки P
 на стороны четырёхугольника ABCD
 или их продолжения являются вершинами равнобедренной трапеции или прямоугольника.
Решение. Пусть K
, L
, M
, N
 — проекции точки P
 на прямые AB
, BC
, CD
, DA
 соответственно, а K'
, L'
, M'
, N'
 — точки, симметричные точке P
 относительно этих прямых. Тогда
BK'=BP=BL',\angle K'BD=\angle K'BA+\angle ABD=\angle ABP+\angle PBC=\angle ABC
 и аналогично, \angle L'BD=\angle ABC
. Таким образом BD
 — биссектриса угла K'BL'
, а прямая BD
 — серединный перпендикуляр к отрезку K'L'
. Аналогично BD
 — серединный перпендикуляр к отрезку M'N'
. Значит, четырёхугольник K'L'M'N'
 — равнобедренная трапеция или прямоугольник. Четырёхугольник KLMN
 гомотетичен четырёхугольнику K'L'M'N'
 с центром P
 и коэффициентом \frac{1}{2}
, следовательно, четырёхугольник KLMN
 — тоже равнобедренная трапеция или прямоугольник.
Автор: Заславский А. А.
Источник: Грибалко А. В., Медников Л. Э., Шаповалов А. В. XIX—XX турниры математических боёв имени А. П. Савина. — М.: МЦНМО, 2019. — № 334, с. 45