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番外 · 题谱 · 2001 · P16

2001 IMO Shortlist S16

几何 · P3/P6 · 压轴题

题面据 IMO Shortlist 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

IMO Shortlist 2001 S16 geometry

Let ABCABC be a triangle and PP an exterior point in the plane of the triangle. Suppose the lines APAP , BPBP , CPCP meet the sides BCBC , CACA , ABAB (or extensions thereof) in DD , EE , FF , respectively. Suppose further that the areas of triangles PBDPBD , PCEPCE , PAFPAF are all equal. Prove that each of these areas is equal to the area of triangle ABCABC itself.

设 ABCABC 为三角形,PP 为三角形平面上的外点。假设线 APAP 、 BPBP 、 CPCP 分别与 DD 、 EE 、 FF 中的 BCBC 、 CACA 、 ABAB (或其扩展)相交。进一步假设三角形 PBDPBD 、 PCEPCE 、 PAFPAF 的面积都相等。证明每个面积都等于三角形 ABCABC 本身的面积。

提示 1

先标出固定点、动点、角、圆和长度关系。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比、反演或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成标准定理,或补出一个让结构闭合的辅助点。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2001 年 IMO Shortlist S16 可先归入几何:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?