Продолжения сторон АВ и CD выпуклого четырехугольника ABCD пересекаются в точке М, а продолжения сторон AD и ВС — в точке К. Докажите, что если выполняется условие ВК + ВМ =DK + DM, то в этот четырехугольник можно вписать окружность.
от

1 Ответ

Дано:
Четырехугольник ABCD, где продолжения сторон AB и CD пересекаются в точке M, а продолжения сторон AD и BC пересекаются в точке K. Условие: BK + BM = DK + DM.

Найти:
Докажите, что в четырехугольник ABCD можно вписать окружность.

Решение:
1. Обозначим:
   BK = x,
   BM = y,
   DK = z,
   DM = w.

2. Из условия задачи имеем:
   x + y = z + w.

3. Перепишем данное уравнение:
   x - z = w - y.

4. Рассмотрим точки касания окружности с сторонами четырехугольника ABCD.
   Обозначим:
   Точка касания с AB – S1,
   Точка касания с BC – S2,
   Точка касания с CD – S3,
   Точка касания с DA – S4.

5. Обозначим длины отрезков, проведенных от вершин до точек касания:
   AS1 = a,
   BS2 = b,
   CS3 = c,
   DS4 = d.

6. По свойству вписанных окружностей, длины отрезков, проведенных из одной точки к двум другим, равны:
   AS1 + CS3 = BS2 + DS4.

7. Подставим обозначенные длины:
   a + c = b + d.

8. Теперь применим соотношение для длин отрезков по условию:
   Так как BK = x и BM = y, то через точки K и M можно выразить отрезки:
   BK + BM = DK + DM,
   что позволяет нам записать:
   x + y = z + w.

9. Это указывает на то, что сумма длин касательных к окружности (от сегментов, соединяющих вершины A и C с точками касания) равна сумме длин касательных к окружности (от сегментов, соединяющих вершины B и D с точками касания).

10. Поскольку у нас есть равенство для сторон, это подтверждает, что суммы всех касательных, проведенных от каждой вершины, равны.

Ответ:
Следовательно, если выполняется условие BK + BM = DK + DM, то в четырехугольник ABCD можно вписать окружность.
от