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番外 · 题谱 · 2003 · P19

2003 IMO Shortlist S19

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 S19 geometry

Every point with integer coordinates in the plane is the center of a disk with radius 1/10001/1000 .

(1) Prove that there exists an equilateral triangle whose vertices lie in different discs.

(2) Prove that every equilateral triangle with vertices in different discs has side-length greater than 9696 .

*Radu Gologan, Romania*

<details><summary>Remark</summary>The "> 96" in **(b)** can be strengthened to "> 124". By the way, part **(a)** of this problem is the place where I used the well-known "Dedekind" theorem.</details>

平面上具有整数坐标的每个点都是半径为 1/10001/1000 的圆盘的中心。

(1) 证明存在一个等边三角形,其顶点位于不同的圆盘上。

(2) 证明每个顶点在不同圆盘上的等边三角形的边长都大于 9696

*拉杜戈洛甘,罗马尼亚*
<details><summary>备注</summary>**(b)**中的"> 96" 可以加强为"> 124"。顺便说一句,这个问题的 **(a)** 部分是我使用著名的“戴德金”定理的地方。</details>

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 S19 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?