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番外 · 题谱 · 2009 · P21

2009 IMO Shortlist G6

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 2009 G6 geometry

UKR Let the sides ADA D and BCB C of the quadrilateral ABCDA B C D (such that ABA B is not parallel to CDC D ) intersect at point PP. Points O1O_{1} and O2O_{2} are the circumcenters and points H1H_{1} and H2H_{2} are the orthocenters of triangles ABPA B P and DCPD C P, respectively. Denote the midpoints of segments O1H1O_{1} H_{1} and O2H2O_{2} H_{2} by E1E_{1} and E2E_{2}, respectively. Prove that the perpendicular from E1E_{1} on CDC D, the perpendicular from E2E_{2} on ABA B and the line H1H2H_{1} H_{2} are concurrent.

UKR 让四边形 ABCDA B C D 的边 ADA DBCB C (使得 ABA B 不与 CDC D 平行)相交于点 PP。点O1O_{1}O2O_{2}是三角形ABPA B PDCPD C P的外心,点H1H_{1}H2H_{2}分别是三角形ABPA B PDCPD C P的垂心。分别用 E1E_{1}E2E_{2} 表示线段 O1H1O_{1} H_{1}O2H2O_{2} H_{2} 的中点。证明 E1E_{1}CDC D 上的垂线、E2E_{2}ABA B 上的垂线和线 H1H2H_{1} H_{2} 是并发的。

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。2009 年 IMO Shortlist G6 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?