A convex quadrilateral with , is given. Let the points and (different from the quadrilateral's vertices) belong to the sides and respectively, and let , . It is known that the intersection point of segments and is equidistant from the lines and . Prove that .
Solution
Нехай — точка перетину прямих і (точки і лежать по різні боки від прямої ). Проведемо через точку пряму . Позначимо через точку перетину прямих та . Легко бачити, що і є бісектрисами зовнішніх кутів трикутника . Звідси випливає, що — бісектриса кута . Із умови задачі випливає, що — бісектриса кута . Оскільки чотирикутник є паралелограмом і бісектриси його протилежних кутів і мають спільну точку , то прямі і збігаються. Отже, — ромб. Звідси й отримуємо твердження задачі.
Want a route through all this instead of an archive? The track
puts 2,000 problems in a working order, from AMC 10 level to the IMO shortlist.