4465. В выпуклом пятиугольнике
ABCDE
известно, что
AB=BC
,
\angle ABE+\angle DBC=\angle EBD
и
\angle AEB+\angle BDC=180^{\circ}
. Докажите, что ортоцентр треугольника
BDE
лежит на диагонали
AC
.
Решение. На стороне
AB
пятиугольника
ABCDE
построим вне пятиугольника треугольник
BAE_{1}
равный треугольнику
BCD
. Тогда, поскольку
BE_{1}=BD
и
\angle E_{1}BE=\angle EBD
, треугольники
E_{1}BE
и
DBE
равны. Четырёхугольник
AE_{1}BE
вписанный, так как
\angle AEB+\angle AE_{1}B=\angle AEB+\angle BDC=180^{\circ}.

Заметим, что тогда ортоцентр
O
треугольника
BDE
также лежит на описанной окружности четырёхугольника
AE_{1}BE
, так как
\angle EOB+\angle EE_{1}B=\angle EOB+\angle EDB=180^{\circ}.

Тогда
\angle BOA=\angle BEA
. Аналогично докажем, что
\angle BOC=\angle BDC
. Значит,
\angle AOC=\angle AOB+\angle BOC=180^{\circ},

и точка
O
лежит на прямой
AC
.