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番外 · 题谱 · 2007 · P20

2007 IMO Shortlist G5

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 2007 G5 geometry

Let ABCA B C be a fixed triangle, and let A1,B1,C1A_{1}, B_{1}, C_{1} be the midpoints of sides BC,CA,ABB C, C A, A B, respectively. Let PP be a variable point on the circumcircle. Let lines PA1,PB1,PC1P A_{1}, P B_{1}, P C_{1} meet the circumcircle again at A,B,CA^{\prime}, B^{\prime}, C^{\prime} respectively. Assume that the points A,B,C,A,B,CA, B, C, A^{\prime}, B^{\prime}, C^{\prime} are distinct, and lines AA,BB,CCA A^{\prime}, B B^{\prime}, C C^{\prime} form a triangle. Prove that the area of this triangle does not depend on PP. (United Kingdom)

ABCA B C为固定三角形,A1B1C1A_{1}、B_{1}、C_{1}分别为边BCCAABB C、C A、A B的中点。令 PP 为外接圆上的变量点。令线 PA1PB1PC1P A_{1}、P B_{1}、P C_{1} 分别在 ABCA^{\prime}、B^{\prime}、C^{\prime} 处再次与外接圆相交。假设点 A,B,C,A,B,CA, B, C, A^{\prime}, B^{\prime}, C^{\prime} 不同,并且线 AA,BB,CCA A^{\prime}, B B^{\prime}, C C^{\prime} 形成一个三角形。证明这个三角形的面积不依赖于PP。 (英国)

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。2007 年 IMO Shortlist G5 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?