16047. Произвольная точка P
 лежит на описанной окружности \Gamma
 данного треугольника ABC
 и отлична от его вершин. Окружности \Gamma_{1}
 и \Gamma_{2}
 проходят через точку P
, причём \Gamma_{1}
 касается прямой AB
 в точке B
, а \Gamma_{2}
 касается прямой AC
 в точке C
. Окружности \Gamma_{1}
 и \Gamma_{2}
 пересекаются в точках P
 и Q
. Докажите, что:
а) точка Q
 лежит на прямой BC
;
б) все прямые PQ
 проходят через фиксированную точку окружности \Gamma
.

Решение. Рассмотрим случай, изображённый на рисунке.
Через вершину A
 проведём прямую, параллельную стороне BC
. Пусть эта прямая вторично пересекает окружность в точке A'
. Докажем, что все прямые PQ
 проходят через точку A'
.
Действительно, пусть прямая A'P
 пересекает сторону BC
 в точке Q'
. Тогда
\angle BPQ'=\angle BPA'=\angle BAA'=\angle ABC=\angle ABQ',
 поэтому прямая AB
 — касательная к описанной окружности треугольника BPQ'
 (см задачу 144). В то же время,
\angle CPQ'=\angle CPA'=\angle CBA'=\angle BCA=\angle ACQ',
 поэтому прямая AC
 — касательная к описанной окружности треугольника CPQ'
.
Таким образом, точка Q'
, лежащая на прямой BC
, — отличная от P
 точка пересечения окружностей, проходящих через точку P
 и касающихся прямых AB
 и AC
 точках B
 и C
 соответственно. Значит, Q'
 совпадает с Q
. Отсюда следуют оба утверждения задачи.
С некоторыми изменениями приведённые рассуждения годятся для любого другого случая.

Источник: Журнал «Crux Mathematicorum». — 1990, № 6, задача 1436 (1989, с. 110), с. 186