Maths Olympiad Prep

Library / /5 of 57

Geometry Difficulty 5.6 AIME, harder Prove it Russia

Let ABC\triangle ABC be an isosceles triangle with AB=ACAB = AC. Point DD is chosen on the smaller arc ABAB of the circumcircle of ABCABC. Point EE is chosen on the ray ADAD outside the segment ADAD so that points AA and EE lie on the same side of line BCBC. The circumcircle of triangle BDEBDE intersects side ABAB at point FBF \neq B. Prove that the lines EFEF and BCBC are parallel. (R. Zhenodarov)

Дан равнобедренный треугольник ABCABC (AB=ACAB = AC). На меньшей дуге ABAB описанной около него окружности взята точка DD. На продолжении отрезка ADAD за точку DD выбрана точка EE так, что точки AA и EE лежат в одной полуплоскости относительно BCBC. Описанная окружность треугольника BDEBDE пересекает сторону ABAB в точке FBF \neq B. Докажите, что прямые EFEF и BCBC параллельны. (Р. Женодаров)

Solution

Обозначим через Ω\Omega и ω\omega описанные окружности треугольников ABCABC и BDEBDE. Положим ACB=ABC=α\angle ACB = \angle ABC = \alpha. Четырёхугольник BDACBDAC вписан в Ω\Omega, значит, ADB=180ACB=180α\angle ADB = 180^\circ - \angle ACB = 180^\circ - \alpha. Углы ADBADB и EDBEDB — смежные, откуда EDB=180ADB=α\angle EDB = 180^\circ - \angle ADB = \alpha. Далее, поскольку четырёхугольник EDFBEDFB вписан в ω\omega, имеем EFB=EDB=α\angle EFB = \angle EDB = \alpha.

Figure 1

Итого, EFB=FBC=α\angle EFB = \angle FBC = \alpha, а значит, прямые EFEF и BCBC параллельны.

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.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic and difficulty added by this site.