Problema 6 de la XXV OMM 15 noviembre 2011
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Sean y
dos circunferencias de radios diferentes que se cortan en los puntos A y B. Consideremos un punto C sobre la recta AB de modo que B queda entre A y C. Sean P y Q puntos sobre
y
, respectivamente, tales que CP es tangente a
, CQ es tangente a
, P no ésta dentro de
y Q no está dentro de
. La recta PQ corta de nuevo a
en R y a
en S, ambos puntos distintos de B. Supongamos que CR corta de nuevo a
en X y CS corta de nuevo a
en Y. Sea Z un punto sobre la recta XY. Muestra que SZ es paralela a QX si y sólo si PZ es paralela a RX.
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Trazamos además de los trazos de la hipótesis
está sobre el eje radical de
, entonces
, entonces el
es isósceles; sea
, entonces, como
,todos son
, por ser ángulos seminscritos e inscritos en el arco
respectivamente, entonces
son cíclicos por tener
y
respectivamente, pero como 3 puntos definen a una sola circunferencia, entonces
es cíclico, por lo que
y
, todos iguales a
.
(todos por causa del pentágono cíclico
)
: entonces vemos que
, por cortar SZ a la misma recta que QX y ser ambas paralelas, entonces
es cíclico por tener que
, entonces, como
, entonces 
: veamos entonces que por potencia del punto,
por ser
parte del eje radical de
, entonces el cuadrilátero
es cíclico; como
, entonces llamemos
, y ya que sabemos que
es cíclico,
y
suman
, pero
sumado a
da
, por lo tanto
, entonces
es cíclico, y entonces <PZS= SZ||QX$ entonces
, que era lo que queríamos demostrar.
Usando potencia del punto, vemos que el punto
Sea
-Ahora, supongamos que
-Ahora supongamos que
Otra forma de ver que PXYQC es ciclico: Consideremos la inversión con centro C y radio CQ, entonces, los inversos de P,R,S,Q son respectivamente P,X,Y,Q y como PRSQ es una recta, entonces PXYQ es una circunferencia que pasa por C.
Otra forma de concluir(sabiendo PXYQ y XYRS ciclicos): Sea W el punto de intersección de XY con PQ, entonces por potencia WP * WQ = WX*WY = WR*WS, de donde
WP/WR = WS/WQ, entonces WP/WR=WZ/WX, si y solo si WS/WQ=WZ/WX, concluyendo por tales que SZ || QX, si y solo si, PZ||RX
Intenté utilizar inversión en el examen, pero no pude invertir PQ…