灯下 登录
番外 · 题谱 · 2003 · P10

2003 IMO Shortlist S10

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 2003 S10 geometry

Let A1A_1 , A2A_2 , A3A_3 and A4A_4 be four circles such that the circles A1A_1 and A3A_3 are tangent at a point PP , and the circles A2A_2 and A4A_4 are also tangent at the same point PP . Suppose that the circles A1A_1 and A2A_2 meet at a point T1T_1 , the circles A2A_2 and A3A_3 meet at a point T2T_2 , the circles A3A_3 and A4A_4 meet at a point T3T_3 , and the circles A4A_4 and A1A_1 meet at a point T4T_4 , such that all these four points T1T_1 , T2T_2 , T3T_3 , T4T_4 are distinct from PP .

Prove: T1T2‾⋅T2T3‾T1T4‾⋅T3T4‾=PT2‾2PT4‾2\frac {\overline{T_1T_2}\cdot\overline{T_2T_3}}{\overline{T_1T_4}\cdot\overline{T_3T_4}} = \frac {\overline{PT_2}^2}{\overline{PT_4}^2} (where ab‾\overline{ab} , of course, means the distance between points aa and bb ).

设A1A_1、A2A_2、A3A_3和A4A_4为四个圆,使得圆A1A_1和A3A_3在点PP相切,并且圆A2A_2和A4A_4也在同一点PP相切。假设圆 A1A_1 和 A2A_2 在点 T1T_1 相交,圆 A2A_2 和 A3A_3 在点 T2T_2 相交,圆 A3A_3 和 A4A_4 在点 T3T_3 相交,圆 A4A_4 和 A1A_1 在点 T4T_4 相交,这样所有这四个点 T1T_1, T2T_2 、 T3T_3 、 T4T_4 与 PP 不同。

证明: T1T2‾⋅T2T3‾T1T4‾⋅T3T4‾=PT2‾2PT4‾2\frac {\overline{T_1T_2}\cdot\overline{T_2T_3}}{\overline{T_1T_4}\cdot\overline{T_3T_4}} = \frac {\overline{PT_2}^2}{\overline{PT_4}^2} (其中 ab‾\overline{ab} 当然表示点 aa 和 bb 之间的距离)。

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。2003 年 IMO Shortlist S10 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?