16179. На окружности расположены фиксированные точки A
 и B
. Точка P
 перемещается по окружности, а точка M
 лежит либо на отрезке AP
, и при этом AM=MP+PB
, либо на отрезке BP
, и при этом BM=AP+PM
 т. е. M
 — середина ломаной APB
. Найдите геометрическое место точек M
.
Ответ. См. рисунок.
Решение. Пусть серединный перпендикуляр к хорде AB
 пересекает данную окружность \Gamma
 в точках X
 и Y
 (см. рис. 1), а хорду AB
 — в точке N
. Тогда XA=XB
 и YA=YB
, а \angle XNA=90^{\circ}
.
Пусть точка P
 лежит на меньшей дуге XB
. Тогда PA\geqslant PB
.
На продолжении отрезка AP
 за точку P
 отложим отрезок PC=PB
. Поскольку
AM=MP+PB=MP+PC=MC,
 точка M
 — середина отрезка AC
, а так как
\angle XPC=180^{\circ}-\angle XPA=180^{\circ}-\angle XBA=\angle XPB,
 то треугольники XPC
 и XPB
 равны по двум сторонам и углу между ними. Значит,
XC=XB=XA.
 Тогда медиана XM
 равнобедренного треугольника AXC
 является его высотой, т. е.
\angle XMA=90^{\circ}=\angle XNA.
 Таким образом, точки M
 и N
 лежат на окружности \gamma
 с диаметром AX
.
Если точка P
 перемещается по меньшей дуге BX
 окружности \Gamma
 от B
 к X
, то точка M
 перемещается по меньшей дуге NX
 окружности с диаметром AX
. Аналогично, если точка P
 перемещается по меньшей дуге AX
 окружности \Gamma
 от X
 к A
, то точка M
 перемещается по меньшей дуге NX
 окружности с диаметром BX
.
Точно так же докажем, что если точка P
 перемещается по меньшей дуге BY
 окружности \Gamma
, то точка M
 перемещается по меньшей дуге NY
 окружности с диаметром AY
, а если точка P
 перемещается по меньшей дуге AY
 окружности \Gamma
, то точка M
 перемещается по меньшей дуге NY
 окружности с диаметром BY
.
Следовательно, искомое ГМТ состоит из четырёх указанных дуг (см. рис. 2).
Источник: Тайваньские математические олимпиады. — 1996
Источник: Журнал «Crux Mathematicorum». — 2001, № 8, задача 3 (1999, с. 392-393), с. 496