Назад
Задача

В остроугольном неравнобедренном треугольнике ABC проведена высота AH. На сторонах AC и AB отмечены точки B1 и C1 соответственно, так, что HA – биссектриса угла B1HC1 и четырёхугольник BC1B1C – вписанный. Докажите, что B1 и C1 – основания высот треугольника ABC.

Решение

Решение 1:   Пусть O – центр описанной окружности треугольника AB1C1 (см. рис.). Четырёхугольник BC1B1B – вписанный, следовательно, B1C1 и BC антипараллельны. Значит, треугольник AB1C1 гомотетичен треугольнику с вершинами в точке A и основаниях высот, опущенных из вершин B и C. Поэтому из задачи 152358 следует, что точка O лежит на высоте AH. Кроме того, O принадлежит серединному перпендикуляру к отрезку B1C1.

  Рассмотрим треугольникHB1C1. БиссектрисаHAи серединный перпендикуляр к сторонеB1C1не совпадают, поэтому пересекаются в серединеOдугиB1C1его описанной окружности. С другой стороны, посколькуO– центр описанной окружности треугольникаAB1C1, то  OA = OB1=OC1.  Следовательно,A– центр вневписанной окружности треугольникаHB1C1(это следует излеммы о трезубце, см. задачи153119и152395). Поэтому ∠BC1H= ∠KC1A= ∠AC1B1= ∠ACB.  Таким образом, четырёхугольникAC1HC– вписанный, откуда  ∠CC1A= ∠CHA= 90°. Аналогично ∠BB1A= 90°.

Решение 2:   Воспользуемся тем, что высоты треугольника содержат биссектрисы углов его ортотреугольника (см. задачу 152866). Заметим также, что если одна из точек B1 или C1 является основанием высоты, то и другая тоже. Пусть B1 и C1 – не основания высот.   Первый способ. Восстановим из этих точек перпендикуляры до пересечения с прямыми AC и AB в точках B' и C' соответственно (рис. слева). Тогда C'B1 и B'C1 – высоты треугольника AB'C', следовательно, B1C1 и B'C' антипараллельны. Значит,  BC || B'C',  то есть AH' – высота треугольника AB'C' (H' – точка пересечения AH и B'C'). Поэтому ∠C1H'A = ∠B1H'A.  По условию  ∠C1HA = ∠B1HA,  следовательно, треугольники C1HH' и B1HH' равны, откуда  HB1 = HC1.  Тогда  HAB1C1,  следовательно,  B1C1 || BC,  то есть треугольник ABC – равнобедренный. Противоречие.

             
  Второй способ. Проведём высоты BHb и CHc (рис. справа), а также перпендикуляры AK, AL, HcN и HbM к прямым HC1 и HB1. Поскольку

B1C1 || HbHc,  то  HcN : AL = HcC1 : AC1 = HbM : AK.  Поскольку HA – биссектриса угла C1HB1, то  AK = AL,  поэтому  HcN = HbM.  Так как HA также биссектриса угла HcHHb, то  ∠HcHN = ∠HbHM,  следовательно, треугольники HHcN и HHbM равны. Таким образом, ортотреугольник треугольника ABC – равнобедренный, поэтому ABC – тоже равнобедренный. Противоречие.

Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет