Олимпиадные задачи из источника «глава 5. Треугольники» для 10-11 класса - сложность 1-5 с решениями

Опустим из точки<i>M</i>перпендикуляры<i>MA</i>₁,<i>MB</i>₁и<i>MC</i>₁на прямые<i>BC</i>,<i>CA</i>и<i>AB</i>. Для фиксированного треугольника<i>ABC</i>множество точек<i>M</i>, для которых угол Брокара треугольника<i>A</i>₁<i>B</i>₁<i>C</i>₁имеет заданное значение, состоит из двух окружностей, причем одна из них расположена внутри описанной окружности треугольника<i>ABC</i>, а другая вне ее (<i>окружности Схоуте</i>).

Докажите, что для угла Брокара$\varphi$выполняются следующие неравенства: а)$\varphi^{3}{}$$\le$($\alpha$-$\varphi$)($\beta$-$\varphi$)($\gamma$-$\varphi$); б)8$\varphi^{3}{}$$\le$$\alpha$$\beta$$\gamma$(<i>неравенство Йиффа</i>).

Высоты треугольника <i>ABC</i>пересекаются в точке <i>H</i>. а) Докажите, что треугольники<i>ABC</i>,<i>HBC</i>,<i>AHC</i>и <i>ABH</i>имеют общую окружность девяти точек. б) Докажите, что прямые Эйлера треугольников <i>ABC</i>,<i>HBC</i>,<i>AHC</i>и <i>ABH</i>пересекаются в одной точке. в) Докажите, что центры описанных окружностей треугольников <i>ABC</i>,<i>HBC</i>,<i>AHC</i>и <i>ABH</i>образуют четырехугольник, симметричный четырехугольнику <i>HABC</i>.

а) Докажите, что проекции точки <i>P</i>описанной окружности четырехугольника <i>ABCD</i>на прямые Симсона треугольников <i>BCD</i>,<i>CDA</i>,<i>DAB</i>и <i>BAC</i>лежат на одной прямой (прямая Симсона вписанного четырехугольника). б) Докажите, что аналогично по индукции можно определить прямую Симсона вписанного <i>n</i>-угольника как прямую, содержащую проекции точки <i>P</i>на прямые Симсона всех (<i>n</i>- 1)-угольников, полученных выбрасыванием одной из вершин <i>n</i>-угольника.

Высоты треугольника <i>ABC</i>пересекаются в точке <i>H</i>; <i>P</i> — точка его описанной окружности. Докажите, что прямая Симсона точки <i>P</i>относительно треугольника <i>ABC</i>делит отрезок <i>PH</i>пополам.

Точка <i>P</i>движется по описанной окружности треугольника <i>ABC</i>. Докажите, что при этом прямая Симсона точки <i>P</i>относительно треугольника <i>ABC</i>поворачивается на угол, равный половине угловой величины дуги, пройденной точкой <i>P</i>.

Точки <i>A</i>,<i>B</i>и <i>C</i>лежат на одной прямой, точка <i>P</i> — вне этой прямой. Докажите, что центры описанных окружностей треугольников <i>ABP</i>,<i>BCP</i>,<i>ACP</i>и точка <i>P</i>лежат на одной окружности.

На сторонах <i>BC</i>,<i>CA</i>и <i>AB</i>треугольника <i>ABC</i>взяты точки <i>A</i>₁,<i>B</i>₁и <i>C</i>₁, причем прямые <i>AA</i>₁,<i>BB</i>₁и <i>CC</i>₁пересекаются в одной точке <i>P</i>. Докажите, что прямые <i>AA</i>₂,<i>BB</i>₂и <i>CC</i>₂, симметричные этим прямым относительно соответствующих биссектрис, тоже пересекаются в одной точке <i>Q</i>.

На сторонах <i>BC</i>,<i>CA</i>,<i>AB</i>треугольника <i>ABC</i>взяты точки <i>A</i>₁,<i>B</i>₁,<i>C</i>₁. Докажите, что<div align="CENTER"> $\displaystyle {\frac{AC_1}{C_1B}}$^.$\displaystyle {\frac{BA_1}{A_1C}}$^.$\displaystyle {\frac{CB_1}{B_1A}}$ = $\displaystyle {\frac{\sin ACC_1}{\sin C_1CB}}$^.$\displaystyle {\frac{\sin BAA_1}{\sin A_1AC}}$^.$\displaystyle {\frac{\sin CBB_1}{\sin B_1BA}}$. </div>

Дан треугольник <i>ABC</i>. На прямых <i>AB</i>,<i>BC</i>и <i>CA</i>взяты точки <i>C</i>₁,<i>A</i>₁и <i>B</i>₁, причем <i>k</i>из них лежат на сторонах треугольника и 3 -<i>k</i> — на продолжениях сторон. Пусть<div align="CENTER"> <i>R</i> = $\displaystyle {\frac{BA_1}{CA_1}}$^.$\displaystyle {\frac{CB_1}{AB_1}}$^.$\displaystyle {\frac{AC_1}{BC_1}}$. </div> Докажите, что: а) точки <i>A</i>₁,<i>B</i>₁и <i>C</i>₁лежат на одной прямой...

Прямые <i>AA</i>₁,<i>BB</i>₁,<i>CC</i>₁пересекаются в одной точке <i>O</i>. Докажите, что точки пересечения прямых <i>AB</i>и <i>A</i>₁<i>B</i>₁, <i>BC</i>и <i>B</i>₁<i>C</i>₁, <i>AC</i>и <i>A</i>₁<i>C</i>₁лежат на одной прямой (Дезарг).

Окружность <i>S</i> касается окружностей <i>S</i>₁ и <i>S</i>₂ в точках <i>A</i>₁ и <i>A</i>₂.

Докажите, что прямая <i>A</i>₁<i>A</i>₂ проходит через точку пересечения общих внешних или общих внутренних касательных к окружностям <i>S</i>₁ и <i>S</i>₂.

Окружность <i>S</i>₁ вписана в угол <i>A</i> треугольника <i>ABC</i>. Из вершины <i>C</i> к ней проведена касательная (отличная от <i>CA</i>), и в образовавшийся треугольник с вершиной <i>B</i> вписана окружность <i>S</i>₂. Из вершины <i>A</i> к <i>S</i>₂ проведена касательная, и в образовавшийся треугольник с вершиной <i>C</i> вписана окружность <i>S</i>₃

и т. д. Докажите, что окружность <i>S</i>₇ совпадает с <i>S</i>₁.

Окружность <i>S</i>₁ вписана в угол <i>A</i> треугольника <i>ABC</i>; окружность <i>S</i>₂ вписана в угол <i>B</i> и касается <i>S</i>₁ (внешним образом); окружность <i>S</i>₃ вписана в угол <i>C</i> и касается <i>S</i>₂; окружность <i>S</i>₄ вписана в угол <i>A</i> и касается <i>S</i>₃ и т. д. Докажите, что окружность <i>S</i>₇ совпадает с <i>S</i>₁.

В треугольнике<i>ABC</i>проведены триссектрисы (лучи, делящие углы на три равные части). Ближайшие к стороне<i>BC</i>триссектрисы углов<i>B</i>и<i>C</i>пересекаются в точке<i>A</i>₁; аналогично определим точки<i>B</i>₁и<i>C</i>₁(см. рис.). Докажите, что треугольник <i>A</i>₁<i>B</i>₁<i>C</i>₁равносторонний.<div align="center"><img src="/storage/problem-media/56893/problem_56893_img_2.gif" border="1"></div>

Медианы треугольника<i>ABC</i>разрезают его на 6 треугольников. Докажите, что центры описанных окружностей этих треугольников лежат на одной окружности.

Докажите, что основания высот, середины сторон и середины отрезков от ортоцентра до вершин треугольника лежат на одной окружности.