Question Number 16071 by Tinkutara last updated on 21/Jun/17
$$\mathrm{Let}\:{A}',\:{B}'\:\mathrm{and}\:{C}'\:\mathrm{be}\:\mathrm{points}\:\mathrm{on}\:\mathrm{the}\:\mathrm{sides} \\ $$$${BC},\:{CA}\:\mathrm{and}\:{AB}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{triangle}\:{ABC}. \\ $$$$\mathrm{Prove}\:\mathrm{that}\:\mathrm{the}\:\mathrm{circumcircles}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{triangles}\:{AB}'{C}',\:{BA}'{C}'\:\mathrm{and}\:{CA}'{B}' \\ $$$$\mathrm{have}\:\mathrm{a}\:\mathrm{common}\:\mathrm{point}.\:\mathrm{Prove}\:\mathrm{that}\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{property}\:\mathrm{holds}\:\mathrm{even}\:\mathrm{if}\:\mathrm{the}\:\mathrm{points}\:{A}', \\ $$$${B}'\:\mathrm{and}\:{C}'\:\mathrm{are}\:\mathrm{collinear}. \\ $$
Answered by mrW1 last updated on 05/Jul/17
Commented by mrW1 last updated on 05/Jul/17
Commented by mrW1 last updated on 05/Jul/17
$$\mathrm{B}'\mathrm{A}'\mathrm{C}'\:\mathrm{are}\:\mathrm{colinear}. \\ $$$$\mathrm{O}_{\Delta\mathrm{AB}'\mathrm{C}'} \:\mathrm{and}\:\mathrm{O}_{\Delta\mathrm{CA}'\mathrm{B}'} \:\mathrm{intersect}\:\mathrm{at}\:\mathrm{M}. \\ $$$$\mathrm{Through}\:\mathrm{B},\mathrm{C}',\mathrm{A}'\:\mathrm{and}\:\mathrm{M}\:\mathrm{one}\:\mathrm{can}\:\mathrm{always} \\ $$$$\mathrm{construct}\:\mathrm{a}\:\mathrm{circle}. \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{all}\:\mathrm{3}\:\mathrm{circles}\:\mathrm{have}\:\mathrm{always}\:\mathrm{a}\:\mathrm{common} \\ $$$$\mathrm{point}\:\mathrm{M},\:\mathrm{even}\:\mathrm{more}\:\mathrm{than}\:\mathrm{one}. \\ $$
Commented by mrW1 last updated on 05/Jul/17
$$\mathrm{O}_{\Delta\mathrm{AB}'\mathrm{C}'} \:\mathrm{and}\:\mathrm{O}_{\Delta\mathrm{CA}'\mathrm{B}'} \:\mathrm{intersect}\:\mathrm{at}\:\mathrm{M}. \\ $$$$\angle\mathrm{B}'\mathrm{MC}'=\mathrm{180}°−\angle\mathrm{A} \\ $$$$\angle\mathrm{B}'\mathrm{MA}'=\mathrm{180}°−\angle\mathrm{C} \\ $$$$\Rightarrow\angle\mathrm{B}'\mathrm{MC}'=\mathrm{360}°−\angle\mathrm{B}'\mathrm{MA}'−\angle\mathrm{B}'\mathrm{MC}' \\ $$$$=\mathrm{360}°−\left(\mathrm{180}°−\angle\mathrm{C}+\mathrm{180}°−\angle\mathrm{A}\right) \\ $$$$=\angle\mathrm{A}+\angle\mathrm{C} \\ $$$$ \\ $$$$\angle\mathrm{B}'\mathrm{MC}'+\angle\mathrm{B}=\angle\mathrm{A}+\angle\mathrm{C}+\angle\mathrm{B}=\mathrm{180}° \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{A}'\mathrm{BC}'\mathrm{M}\:\mathrm{is}\:\mathrm{cyclic}. \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{M}\:\mathrm{lies}\:\mathrm{on}\:\mathrm{circle}\:\mathrm{O}_{\Delta\mathrm{BA}'\mathrm{C}'} \\ $$$$ \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{all}\:\mathrm{circles}\:\mathrm{have}\:\mathrm{a}\:\mathrm{common}\:\mathrm{point}\:\mathrm{M}. \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 05/Jul/17
$$\mathrm{Thanks}\:\mathrm{Sir}! \\ $$