Рассмотрим треугольник АМВ. Он равнобедренный по условию (ВМ=АМ). Значит, углы при его основании АВ равны. <MBA=<MAB. Рассмотрим треугольник ВМС. Здесь <MBC=<ABC-<MBA=60-<MBA (углы равностороннего треугольника равны по 60 градусов). Рассмотрим треугольник АМС. Здесь <MAC=<BAC-<MAB=60-<MAB. Но <MBA=<MAB как показано выше, значит <MBC=<MAC. Тогда треугольники ВМС и АМС равны по двум сторонам и углу между ними: - ВС=АС, т.к. АВС - равносторонний треугольник; - ВМ=АМ по условию; - соответственные углы МВС и МАС равны как показано выше. В равных треугольниках ВМС и АМС равны соответственные углы МСВ и МСА, т.е. СМ - биссектриса угла АСВ.
А) Пусть S - середина AB, а T - середина BC. Тогда O₁S=AB/2 (т.к. ADFB - квадрат) и MT=AB/2 (т.к. MT - средняя линия треугольника ABC), т.е. O₁S=MT. Аналогично, O₂T=BC/2=MS. Дальше ∠O₁SM=∠O₁SA+∠ASM=90°+∠ABC (т.к. ∠ASM=∠ABC). Аналогично, ∠MTO₂=90°+∠ABC, т.е. ∠O₁SM=∠MTO₂. Значит, треугольники O₁SM и MTO₂ равны по 1-му признаку. Отсюда O₁M=O₂M.
б)∠O₁MO₂=∠O₁MS+∠O₂MT+∠SMT. Но ∠SMT=∠ABC (т.к. SBTM - параллелограмм), ∠TMO₂=∠SO₁M (т.к. треугольники O₁SM и MTO₂ равны), значит, ∠O₁MO₂=∠O₁MS+∠SO₁M+∠ABC= =180°-∠O₁SM+∠ABC=180°-(90°+∠ABC)+∠ABC=90°.
<MBA=<MAB.
Рассмотрим треугольник ВМС. Здесь <MBC=<ABC-<MBA=60-<MBA (углы равностороннего треугольника равны по 60 градусов).
Рассмотрим треугольник АМС. Здесь <MAC=<BAC-<MAB=60-<MAB.
Но <MBA=<MAB как показано выше, значит
<MBC=<MAC.
Тогда треугольники ВМС и АМС равны по двум сторонам и углу между ними:
- ВС=АС, т.к. АВС - равносторонний треугольник;
- ВМ=АМ по условию;
- соответственные углы МВС и МАС равны как показано выше.
В равных треугольниках ВМС и АМС равны соответственные углы МСВ и МСА, т.е. СМ - биссектриса угла АСВ.