5113. Дан треугольник
ABC
,
O
— центр его описанной окружности,
O_{1}
,
O_{2}
и
O_{3}
— точки, симметричные точке
O
относительно прямых
AB
,
BC
и
AC
. Докажите, что середины сторон треугольника
O_{1}O_{2}O_{3}
лежат на окружности девяти точек треугольника
ABC
.
Указание. Докажите, что четырёхугольник с вершинами в серединах сторон треугольника и в середине одной из сторон треугольника
O_{1}OO_{3}
— вписанный.
Решение. Пусть
A_{1}
,
B_{1}
и
C_{1}
— середины сторон соответственно
BC
,
AC
и
AB
,
A_{2}
— середина отрезка
O_{1}O_{3}
. Поскольку
A_{2}C_{1}
и
A_{2}B_{1}
— средние линии треугольника
O_{1}OO_{3}
, то
A_{2}C_{1}OB_{1}
— параллелограмм. Поэтому
\angle C_{1}A_{2}B_{1}=\angle C_{1}OB_{1}=180^{\circ}-\angle A=180^{\circ}-\angle C_{1}A_{1}B_{1}.

Тогда
\angle C_{1}A_{2}B_{1}+\angle C_{1}A_{1}B_{1}=180^{\circ}.

Следовательно, точка
A_{2}
лежит на описанной окружности треугольника
A_{1}B_{1}C_{1}
, т. е. на окружности девяти точек треугольника
ABC
. Аналогично для точек
B_{2}
и
C_{2}
.