4676. Окружность \omega
 с центром O
 вписана в угол BAC
 и касается его сторон в точках B
 и C
. Внутри угла BAC
 выбрана точка Q
. На отрезке AQ
 нашлась такая точка P
, что AQ\perp OP
. Прямая OP
 пересекает окружности \omega_{1}
 и \omega_{2}
, описанные около треугольников BPQ
 и CPQ
, вторично в точках M
 и N
. Докажите, что OM=ON
.
Решение. Пусть описанные окружности треугольников BPQ
 и CPQ
 пересекают лучи AB
 и AC
 в точках D
 и E
 соответственно. Из теоремы о произведении отрезков секущих (см. задачу 2636) получаем, что AB\cdot AD=AP\cdot AQ
 и аналогично AC\cdot AE=AP\cdot AQ
, откуда AB\cdot AD=AC\cdot AE
. Поскольку AB=AC
 (отрезки касательных к \omega
), то AD=AE
, и треугольник ADE
 — равнобедренный.
Пусть K
 — середина DE
. Тогда прямая AK
 является медианой, высотой и биссектрисой равнобедренного треугольника ADE
, в частности, AK
 проходит через O
.
Поскольку
\angle ABO=\angle ACO=\angle APO=90^{\circ},
 точки A
, B
, C
, P
, O
 лежат на окружности с диаметром AO
. Из вписанных четырёхугольников ABPC
, BPQD
, CPQE
 получаем, что
\angle PQD=180^{\circ}-\angle PBD=\angle ABP=180^{\circ}-\angle ACP=\angle PCE=180^{\circ}-\angle PQE,
 поэтому точка Q
 лежит на отрезке DE
. Поскольку четырёхугольник PQDM
 вписанный,
\angle MDQ=\angle MPQ=90^{\circ},
 отсюда MD\perp DE
. Аналогично NE\perp DE
. Таким образом, MD\parallel OK\parallel NE
 и DK=KE
. Следовательно, OM=ON
 (см. задачу 1939).
Автор: Акопян А. В.
Источник: Всероссийская олимпиада школьников. — 2007-2008, XXXIV, заключительный этап, 10 класс