13952. Точка O
 — центр описанной окружности \Gamma
 треугольника ABC
 с тупым углом при вершине A
. Точка D
 лежит на стороне AB
, причём AD=AC
. Диаметр AK
 пересекается с отрезком CD
 в точке L
. Окружность, проведённая через точки D
, K
 и L
, пересекает окружность \Gamma
 в точке P
, отличной от K
. Известно, что AK=2
 и \angle BCD=\angle BAP=10^{\circ}
. Докажите, что DP=\sin\frac{1}{2}\angle A
.
Решение. Обозначим \angle BAC=\alpha
. Пусть отрезок AP
 пересекает сторону BC
 в точке E
, F
 — точка пересечения биссектрисы угла BAC
 с окружностью \Gamma
, O
 — центр этой окружности. Тогда, поскольку биссектриса угла при вершине A
 равнобедренного треугольника CAD
 перпендикулярна основанию CD
,
\angle ACB=\angle ACD+\angle DCB=\left(90^{\circ}-\frac{\alpha}{2}\right)+10^{\circ}=100^{\circ}-\frac{\alpha}{2},
 поэтому
\angle ABC=180^{\circ}-\angle BAC-\angle ACB=180^{\circ}-\alpha-\left(100^{\circ}-\frac{\alpha}{2}\right)=80^{\circ}-\frac{\alpha}{2}.
Поскольку DC\perp AF
 и BC\perp FO
 (так как F
 — середина дуги BKC
), то
\angle KPF=\angle KAF=\angle AFO=\angle DCB=10^{\circ},
 поэтому
\angle DLK=\angle CLA=90^{\circ}-\angle KAF=90^{\circ}-10^{\circ}=80^{\circ}.
 Из вписанного четырёхугольника DPKL
 получаем
\angle KPD=180^{\circ}-\angle DLK=180^{\circ}-80^{\circ}=100^{\circ}.
 Значит,
\angle FPD=\angle KPD-\angle KPF=100^{\circ}-10^{\circ}=90^{\circ},
 т. е. треугольник DPF
 прямоугольный.
Поскольку
\angle BCP=\angle BAP=10^{\circ},
 получаем
\angle AFP=\angle ACP=\angle ACB+\angle BCP=\left(100^{\circ}-\frac{\alpha}{2}\right)+10^{\circ}=110^{\circ}-\frac{\alpha}{2}.
 Тогда
\angle AFD=\angle CFA=\angle ABC=80^{\circ}-\frac{\alpha}{2},
\angle DFP=\angle AFP-\angle AFD=\left(110^{\circ}-\frac{\alpha}{2}\right)-\left(80^{\circ}-\frac{\alpha}{2}\right)=30^{\circ}.
Прямая AF
 — серединный перпендикуляр к отрезку CD
, поэтому DF=FC
. Из прямоугольного треугольника DPF
 и равнобедренного треугольника COF
, учитывая, что половина центрального угла COF
 равна вписанному углу CAF
, т. е. \frac{\alpha}{2}
, получаем
DP=\frac{1}{2}DF=\frac{1}{2}CF=\frac{1}{2}\cdot2OF\sin\frac{1}{2}\angle COF=OF\sin\frac{\alpha}{2}=\frac{1}{2}AK\sin\frac{\alpha}{2}=\sin\frac{\alpha}{2}.
 Что и требовалось доказать.
Источник: Журнал «Crux Mathematicorum». — 2014, № 8, задача OC140, с. 331
Источник: Корейские математические олимпиады. —