Решение.
а) По теореме Менелая
откуда

Имеем:

следовательно, треугольники

и

подобны по второму признаку, откуда

и

Но по условию

поэтому отрезки

и

равны и параллельны, а значит,

— параллелограмм по признаку параллелограмма.
б) Пусть Q — точка пересечения прямых AD и BC. По теореме Чевы

откуда
а тогда
По теореме Пифагора в треугольнике AQC имеем:
По теореме Менелая

откуда
Тогда
и по теореме Пифагора для треугольника DQC находим 
Ответ: б) 17.
Замечание. Некоторые читатели недооценивают теоремы Менелая и Чевы, другие считают их «хитроумными»; многие полагают, что эти теоремы излишни в курсе планиметрии. Укажем, как обойтись без этих теорем.

Приведём другое решение.
а) Пусть точка O, лежащая на стороне АВ такова, что отрезок
параллелен
Тогда по обобщенной теореме Фалеса, примененной к отрезкам
и параллельным прямым
и
получаем:
Пусть
тогда из полученного соотношения находим, что
Снова применим обобщенную теорему Фалеса — для отрезков
и параллельных прямых
Получим:
Значит, точка D делит отрезок BB1 так же, как точка А1 делит ВС. По теореме, обратной обобщенной теореме Фалеса, из этого следует параллельность прямых DA1 и B1C, а также подобие треугольников BDA1 и BB1C.
Пусть B1C = 3z, тогда в силу подобия
Но по условию
следовательно,
Таким образом, противоположные стороны
и
четырехугольника
не только параллельны, но и равны. Таким образом, этот четырехугольник — параллелограмм.
б) Из условия получаем, что
Четырехугольник
— параллелограмм, поэтому
По теореме Фалеса для отрезков
и параллельных прямых AQ и
получаем:
откуда
По теореме Пифагора в прямоугольном треугольнике
находим
По теореме Пифагора в треугольнике DQC вычисляем 

Приведем решение Анны Букиной (Иркутск).
а) Через вершину В проведем прямую OM, параллельную AC, и введем обозначения, как показано на рисунке. Треугольники OC1B и AC1C подобны по двум углам, поэтому

Треугольники OBD и DB1C подобны по двум углам, поэтому

следовательно, треугольники BDA1 и BB1C подобны по двум пропорциональным сторонам и углу между ними, тогда
DA1 || B1C,
откуда
то есть противоположные стороны
и
четырехугольника
параллельны и равны. Тем самым этот четырехугольник — параллелограмм.
б) Заметим, что треугольник
прямоугольный с гипотенузой
и катетом
а потому
Сумма углов, прилежащих к боковой стороне трапеции, равна 180°, поэтому
Применим теорему косинусов к треугольнику
имеем:



а значит, CD = 17.
Приведем решение пункта б) Даниила Шумайлова.
Пусть Q — точка пересечения прямых AD и BC. По доказанному в пункте а) прямая AQ параллельна прямой A1B1, следовательно, треугольники AQC и A1B1C подобны по двум углам с коэффициентом подобия
Получаем:

Из прямоугольного треугольника A1B1C находим:



тогда 
Из прямоугольного треугольника DQC имеем:
