4454. На сторонах AB
 и BC
 треугольника ABC
 выбраны точки K
 и L
 соответственно, причём \angle KCB=\angle LAB=\alpha
. Из точки B
 опущены перпендикуляры BD
 и BE
 на прямые AL
 и CK
 соответственно. Точка F
 — середина стороны AC
. Найдите углы треугольника DEF
.
Решение. Пусть M
 и N
 — середины сторон AB
 и BC
 соответственно. Обозначим \angle ABC=\beta
. Тогда
\angle AMF=\angle CNF=\angle ABC=\beta.
 Поскольку EN
 и DM
 медианы прямоугольных треугольников CBE
 и ADB
, проведённые из вершин прямых углов, то
EN=\frac{1}{2}BC=NC=MF,~DM=\frac{1}{2}AB=AM=NF.
 Кроме того, по теореме о внешнем угле треугольника
\angle BNE=2\alpha=\angle BMD,
 значит,
\angle ENF=180^{\circ}-\angle BNE-\angle CNF=180^{\circ}-2\alpha-\beta,
\angle DMF=180^{\circ}-\angle BMD-\angle AMF=180^{\circ}-2\alpha-\beta.
 Поэтому треугольники ENF
 и DMF
 равны по двум сторонам и углу между ними. Следовательно, EF=DF
.
Поскольку \angle MFD=\angle FEN
 и \angle NFE=\angle MDF
 (из равенства треугольников ENF
 и DMF
), то
\angle MFD+\angle NFE=\angle MFD+\angle MDF=180^{\circ}-\angle DMF=2\alpha+\beta.
 С другой стороны
\angle MFD+\angle NFE=\angle MFN+\angle DFE=\beta+\angle DFE.
 Из равенства
2\alpha+\beta=\beta+\angle DFE
 находим, что \angle DFE=2\alpha
. Тогда
\angle DEF=\angle EDF=90^{\circ}-\alpha.

Автор: Берлов С. Л.
Источник: Санкт-Петербургская (Ленинградская) математическая олимпиада. — 1995 г., второй тур, 10 класс
Источник: Берлов С. Л., Иванов С. В., Кохась К. П. Петербургские математические олимпиады. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2003. — с. 48