В ромб KLMN вписана окружность, которая касается стороны LK в точке P. Через точки P и K проведены параллельные прямые до пересечения со сторонами LM и MN в точках Q и R соответственно. Докажите, что окружность касается QR.
(Л. С. Корешкова)
Обозначим точку касания окружности со стороной LM через T. Поскольку LP = LT и LK = LM, то PTKM. Значит, Q лежит на отрезке TM (если бы Q лежала на LT, то R лежала бы на LM). Проведём из точки Q вторую касательную к окружности, она пересечёт сторону MN в некой точке S. Докажем, что
(тогда получится, что S совпадает с R, то есть QR — касательная к окружности).
Рассмотрим вневписанную окружность треугольника QSM (см. рис.). Пусть A — точка касания с продолжением NM; Q — центр гомотетии окружностей, поскольку это точка пересечения общих касательных; значит, Q ∈ AP.
Докажем, что SA = KP (тогда получим, что KPAS — параллелограмм). Действительно, KP = BM по свойствам ромба (эти отрезки симметричны относительно его центра), а BS = MA по свойствам вписанных окружностей (см. рис.: отрезки касательных к одной окружности из одной точки равны, поэтому
складывая эти равенства, получаем
).

