6483. ABCD
 — выпуклый четырёхугольник. Окружности, построенные на отрезках AB
 и CD
 как на диаметрах, касаются внешним образом в точке M
, отличной от точки пересечения диагоналей четырёхугольника. Окружность, проходящая через точки A
, M
 и C
, вторично пересекает прямую, соединяющую точку M
 и середину AB
 в точке K
, а окружность, проходящая через точки B
, M
 и D
, вторично пересекает ту же прямую в точке L
. Докажите, что |MK-ML|=|AB-CD|
.
Решение. Пусть P
 и Q
 — середины сторон соответственно AB
 и CD
 четырёхугольника ABCD
, O_{1}
 — центр окружности, проходящей через точки A
, M
 и C
, O_{2}
 — центр окружности, проходящей через точки B
, M
 и D
.
1) Точки M
, P
 и Q
 лежат на одной прямой. В самом деле, PQ
 — линия центров касающихся окружностей, значит прямая PQ
 проходит через их точку касания M
.
2) Точки P
 и Q
 лежат на окружности с диаметром O_{1}O_{2}
. Действительно, AM
 — общая хорда пересекающихся окружностей с центрами O_{1}
 и P
, поэтому она перпендикулярна их линии центров O_{1}P
. Аналогично O_{2}P\perp BM
, а так как точка M
 лежит на окружности с диаметром AB
, то AM\perp BM
. Поэтому \angle O_{1}PO_{2}=90^{\circ}
. Аналогично докажем, что \angle O_{1}QO_{2}=90^{\circ}
. Значит, отрезок O_{1}O_{2}
 виден из точек P
 и Q
 под прямым углом. Следовательно, эти точки лежат на окружности с диаметром O_{1}O_{2}
.
3) Пусть H_{1}
 и H_{2}
 — проекции точек соответственно O_{1}
 и O_{2}
 на прямую PQ
. Поскольку диаметр, перпендикулярный хорде, делит её пополам, то KH_{1}=H_{1}M
 и LH_{2}=H_{2}M
.
4) PH_{1}=QH_{2}
, так как проекция середины отрезка O_{1}O_{2}
 делит отрезок H_{1}H_{2}
 пополам; но эта проекция делит пополам и отрезок PQ
 (диаметр, перпендикулярный хорде).
5) Наконец,
|MK-ML|=2|MH_{1}-MH_{2}|=2|MP-MQ|=
=2\left|\frac{1}{2}AB-\frac{1}{2}CD\right|=|AB-CD|.
Автор: Шарыгин И. Ф.
Источник: Московская математическая олимпиада. — 2000, LXIII, 9-10 классы
Источник: Журнал «Квант». — 2000, № 4, с. 47
Источник: Фёдоров Р. М. и др. Московские математические олимпиады. 1993—2005 / Под ред. В. М. Тихомирова. — М.: МЦНМО, 2006. — № 5, с. 45