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番外 · 题谱 · 2015 · P21

2015 IMO Shortlist G8

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 2015 G8 geometry

A triangulation of a convex polygon Π\Pi is a partitioning of Π\Pi into triangles by diagonals having no common points other than the vertices of the polygon. We say that a triangulation is a Thaiangulation if all triangles in it have the same area. Prove that any two different Thaiangulations of a convex polygon Π\Pi differ by exactly two triangles. (In other words, prove that it is possible to replace one pair of triangles in the first Thaiangulation with a different pair of triangles so as to obtain the second Thaiangulation.) (Bulgaria)

凸多边形 Π\Pi 的三角剖分是通过对角线将 Π\Pi 分割成三角形,除了多边形的顶点之外,没有公共点。如果三角剖分中的所有三角形都具有相同的面积,我们就说三角剖分是泰式剖分。证明凸多边形 Π\Pi 的任何两个不同的泰角投影恰好相差两个三角形。 (换句话说,证明可以用一对不同的三角形替换第一个泰式测量中的一对三角形,从而获得第二个泰式测量。)(保加利亚)

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。2015 年 IMO Shortlist G8 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?