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番外 · 题谱 · 2011 · P16

2011 IMO Shortlist G3

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 2011 G3 geometry

Let ABCDA B C D be a convex quadrilateral whose sides ADA D and BCB C are not parallel. Suppose that the circles with diameters ABA B and CDC D meet at points EE and FF inside the quadrilateral. Let ωE\omega_{E} be the circle through the feet of the perpendiculars from EE to the lines AB,BCA B, B C, and CDC D. Let ωF\omega_{F} be the circle through the feet of the perpendiculars from FF to the lines CD,DAC D, D A, and ABA B. Prove that the midpoint of the segment EFE F lies on the line through the two intersection points of ωE\omega_{E} and ωF\omega_{F}.

ABCDA B C D 为凸四边形,其边 ADA DBCB C 不平行。假设直径为 ABA BCDC D 的圆在四边形内部交于点 EEFF。设 ωE\omega_{E} 为通过从 EE 到线 ABBCA B、B CCDC D 的垂线脚的圆。设 ωF\omega_{F} 为通过从 FF 到线 CDDAC D、D AABA B 的垂线脚的圆。证明线段EFE F的中点位于ωE\omega_{E}ωF\omega_{F}两个交点的直线上。

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。2011 年 IMO Shortlist G3 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?