2519. С помощью циркуля и линейки впишите ромб в данный параллелограмм так, чтобы стороны ромба были параллельны диагоналям параллелограмма, а вершины ромба лежали бы на сторонах параллелограмма.
Указание. Примените гомотетию.
Решение. Первый способ. Предположим, что задача решена. Пусть вершины M
, N
, K
 и L
 ромба MNKL
 расположены на сторонах соответственно AB
, BC
, CD
 и AD
 данного параллелограмма ABCD
, причём LM\parallel BD
 и MN\parallel AC
.
Пусть M_{1}
 — произвольная точка отрезка AM
. Рассмотрим гомотетию с центром A
, переводящую точку M
 в точку M_{1}
. При этой гомотетии ромб MNKL
 перейдёт в ромб M_{1}N_{1}K_{1}L_{1}
, причём вершины L_{1}
, K_{1}
 и N_{1}
 будут лежать на отрезках AD
, AK
 и AN
 соответственно, а стороны полученного ромба будут параллельны диагоналям данного параллелограмма.
Отсюда вытекает следующий способ построения. Через точку M_{1}
 стороны AB
 проведём прямую, параллельную диагонали BD
 данного параллелограмма ABCD
, до пересечения со стороной AD
 в точке L_{1}
. Через точки M_{1}
 и L_{1}
 проведём прямые, параллельные диагонали AC
, и отложим на них в полуплоскости, содержащей вершину C
, отрезки L_{1}K_{1}
 и M_{1}N_{1}
, равные отрезку L_{1}M_{1}
.
Продолжим отрезки AN_{1}
 и AK_{1}
 до пересечения со сторонами BC
 и DC
 в точках N
 и K
 соответственно. Через точки N
 и K
 проведём прямые, параллельные диагонали AC
, до пересечения со сторонами AB
 и AD
 в точках M
 и L
 соответственно.
Докажем, что четырёхугольник MNKL
 — ромб. Для этого достаточно доказать, что KN\parallel BD
, поскольку тогда четырёхугольник MNKL
 будет гомотетичен ромбу M_{1}N_{1}K_{1}L_{1}
.
Обозначим через E
 и F
 точки пересечения прямых AK
 и AN
 с диагональю BD
, а через Q
 и H
 — точки пересечения прямых AK
 и AN
 с прямой, проходящей через вершину C
 параллельно диагонали BD
. Прямая AC
 проходит через середины сторон M_{1}L_{1}
 и K_{1}N_{1}
 ромба M_{1}L_{1}K_{1}N_{1}
. Поэтому QC=HC
 и OE=OF
, где O
 — точка пересечения диагоналей параллелограмма ABCD
. Поскольку DO=OB
, то DE=BF
. Поэтому
\frac{CK}{KD}=\frac{QC}{DE}=\frac{HC}{BF}=\frac{CN}{NB}.
 Следовательно, KN\parallel BD
.
Второй способ. Предположим, что задача решена. Пусть вершины M
, N
, K
, L
 ромба MNKL
 расположены на сторонах соответственно AB
, BC
, CD
 и AD
 данного параллелограмма ABCD
.
Точка пересечения диагоналей ромба принадлежит средним линиям параллелограмма. Поэтому она совпадает с точкой O
 пересечения диагоналей параллелограмма.
Обозначим через X
 и Y
 точки пересечения отрезков ML
 и MN
 с диагоналями параллелограмма. Тогда MX=\frac{1}{2}ML=\frac{1}{2}MN=MY
.
Поэтому MXOY
 — ромб, а его диагональ OM
 является биссектрисой угла AOB
. Аналогично для отрезков OL
, OK
 и ON
.
Отсюда вытекает следующий способ построения. Строим биссектрисы углов AOB
 и BOC
. Их пересечения со сторонами данного параллелограмма — вершины данного ромба.
Действительно, диагонали полученного таким образом четырёхугольника взаимно перпендикулярны и делятся точкой их пересечения пополам. С другой стороны, по свойству биссектрисы треугольника
\frac{BM}{MA}=\frac{OB}{OA}=\frac{OB}{OC}=\frac{BN}{NC}.
 Следовательно, MN\parallel AC
. Аналогично ML\parallel BD
.
Источник: Колмогоров А. Н. и др. Геометрия: Учебное пособие для 7 кл. средней школы. — 8-е изд. — М.: Просвещение, 1979. — № 14, с. 140