12702. Окружность, проходит через через вершину B
 треугольника ABC
, пересекает стороны AB
 и BC
 в точках K
 и L
 соответственно и касается стороны AC
 в её середине M
. На дуге BL
, не содержащей точки K
, отмечена точка N
, для которой \angle LKN=\angle ACB
. Найдите \angle BAC
, если известно, что треугольник CKN
 равносторонний.
Ответ. 75^{\circ}
.
Решение. Поскольку
\angle ACB=\angle LKN=\angle LBN,
 прямые AC
 и BN
 параллельны, поэтому ACNB
 — трапеция. Она равнобокая, так как окружность касается основания AC
 в его середине M
, а диаметр окружности, проходящий через точку M
, — общий серединный перпендикуляр оснований AC
 и BN
, т. е. ось симметрии трапеции.
Пусть K'
 — отличная от N
 точка пересечения отрезка NC
 с окружностью. Тогда прямая KK'
 параллельна основаниям трапеции, значит, M
 — середина дуги KMK'
, а луч NM
 — биссектриса угла KNC
 равностороннего треугольника KNC
. Тогда NM
 — серединный перпендикуляр к отрезку CK
, а так как M
 — середина стороны AC
 треугольника ACK
, то прямая MN
 содержит среднюю линию этого треугольника. Значит, AK\parallel MN
, поэтому AK\perp CK
, а треугольник AKC
 прямоугольный. Тогда
2\angle BAC=\angle KAC+\angle ACN=\angle KAC+\angle ACK+\angle NCK=
=\angle KAC+(90^{\circ}-\angle KAC)+60^{\circ}=150^{\circ}
 Следовательно, \angle BAC=75^{\circ}
.
Источник: Олимпиада «Baltic Way». — 2015, задача 12