Первое решение. Пусть данные перпендикуляры, проходящие через K и L, пересекают AB в точках U и V соответственно и пересекаются в точке E. Заметим сразу, что обе прямые AC и KE перпендикулярны прямой AC′, так что AC∥KE; аналогично, BC∥LE. Обозначим через ω окружность, описанную около треугольника EUV. Пусть прямая C′E вторично пересекает окружность Ω в точке X (см. рис. 19). Мы докажем, что X — искомая точка касания окружностей ω и Ω.

Поскольку ∠C′KE=∠C′LE=90∘, четырёхугольник C′KEL вписан. Отсюда имеем ∠ACX=∠AC′X=∠KLE=∠LCB, то есть ∠ACX=∠MCB и ∠BCX=∠MCA. Это значит, что прямая CX — симедиана треугольника ABC; как известно, она проходит через точку S пересечения касательных к Ω в точках A и B.
Пусть O — центр Ω; обозначим γ=∠ACB. Пусть CM вторично пересекает Ω в точке Y. Так как AM — высота в прямоугольном треугольнике OAS, имеем OM⋅OS=OA2=OC2; это значит, что треугольники OMC и OCS подобны. Значит, отношение их высот, опущенных из O, равно OCOM=OAOM=cosγ. Эти высоты являются средними линиями в прямоугольных треугольниках CYC′ и CXC′, так что C′XC′Y=cosγ.
Пусть прямые AC′ и BC′ пересекают CX в точках Q и P соответственно. Заметим, что ∠PC′Q=∠ACB=γ. Кроме того, ∠YC′L=∠YCB=∠QC′X, так что прямоугольные треугольники YC′L и XC′Q подобны. Значит, C′QC′L=C′XC′Y=cosγ=cos∠PC′Q. Отсюда следует, что QL — высота треугольника PCQ. Итак, точки L, E, Q и V лежат на одной прямой.
Поскольку ∠QVB=∠VBC=∠AXC, четырёхугольник AVQX вписан в некоторую окружность. Поскольку ∠EKQ=∠EXQ=90∘, точки X, E, K и Q также лежат на одной окружности. Из этих двух окружностей получаем ∠UEX=∠KEX=∠AQX=∠AVX, то есть точки U, V, E и X лежат на одной окружности ω. Кроме того, ∠EVX=∠QAX=∠C′AX. Это означает, что градусные меры дуг C′X и EX окружностей Ω и ω равны. Значит, касательные к этим окружностям, проведённые в точке X, совпадают. Тем самым, окружности Ω и ω касаются.

Второе решение. Введём точки E, U, V и X, как и в прошлом решении. Обозначим через A1, B1 и C1 точки пересечения прямой C′E с прямыми BC, CA и AB соответственно. Как и выше, равенство ∠ACX=∠AC′X=∠KLE=∠LCB означает, что ∠ACX=∠KCB; с другой стороны, из равенства ∠KC′E=∠KCA1 следует также, что точки C, C′, K и A1 лежат на одной окружности (см. рис. 20). Отсюда ∠C′KA1=∠C′CB=∠C′AB, то есть KA1∥AB.
Обозначим через N точку пересечения прямых KA1 и AC. Поскольку AB∥A1K и прямая CM делит AB пополам, она делит пополам и A1N, то есть KN=KA1. Так как KE∥AB1, KE — средняя линия в треугольнике A1NB1, то есть B1E=EA1.
Пусть X′ — точка на Ω, диаметрально противоположная X. Пусть прямые X′A и X′B пересекают прямую C′E в точках S и T соответственно. Тогда ∠SX′T=∠ACB и ∠X′ST=90∘−∠SX′C′=90∘−∠ABC′=∠ABC, то есть треугольники ABC и TSX′ подобны. Более того, поскольку ∠SX′X=∠ACX=∠BCM, точки M и X в этих треугольниках соответствуют, то есть SX=XT.

Из равенства ∠AST=∠ABC=∠C1BA1 следует, что точки S, A, B и A1 лежат на одной окружности, откуда C1A⋅C1B=C1S⋅C1A1. Аналогично, C1A⋅C1B=C1T⋅C1B1, поэтому C1S⋅C1A1=C1T⋅C1B1, или C1B1C1S=C1A1C1T. Это значит, что отрезки A1B1 и TS гомотетичны с центром в C1; эта гомотетия переводит середину E отрезка A1B1 в середину X отрезка ST. Значит, C1B1C1S=C1EC1X, или C1XC1S=C1EC1B1. В силу параллельности AB1∥UE, получаем C1UC1A=C1EC1B1=C1XC1S, что означает, что UX∥AS. Отсюда получаем ∠UXE=∠ASX=∠ABC=∠EVU, то есть точки U, V, E и X лежат на одной окружности ω.
Наконец, рассмотрим треугольники ABC и UVE; их соответственные стороны параллельны, так что они гомотетичны (с отрицательным коэффициентом). При этой гомотетии прямая CX′ переходит в EX (поскольку C′X∥CX′), окружность Ω переходит в окружность ω, а значит, X′ переходит в X. Поэтому касательная к ω в X параллельна касательной к Ω в X′, а значит — и касательной к Ω в X. Отсюда следует, что ω и Ω касаются в X.
