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番外 · 题谱 · 2020 · P23

2020 IMO Shortlist G7

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 2020 G7 geometry

Let PP be a point on the circumcircle of an acute-angled triangle ABCA B C. Let DD, EE, and FF be the reflections of PP in the midlines of triangle ABCA B C parallel to BC,CAB C, C A, and ABA B, respectively. Denote by ωA,ωB\omega_{A}, \omega_{B}, and ωC\omega_{C} the circumcircles of triangles ADP,BEPA D P, B E P, and CFPC F P, respectively. Denote by ω\omega the circumcircle of the triangle formed by the perpendicular bisectors of segments AD,BEA D, B E and CFC F. Show that ωA,ωB,ωC\omega_{A}, \omega_{B}, \omega_{C}, and ω\omega have a common point. (Denmark)

PP 为锐角三角形ABCA B C 外接圆上的一点。令 DDEEFF 分别为 PP 在平行于 BCCAB C、C AABA B 的三角形 ABCA B C 中线的反射。分别用 ωAωB\omega_{A}、\omega_{B}ωC\omega_{C} 表示三角形 ADPBEPA D P、B E PCFPC F P 的外接圆。用 ω\omega 表示由线段 ADBEA D、B ECFC F 的垂直平分线形成的三角形的外接圆。证明 ωAωBωC\omega_{A}、\omega_{B}、\omega_{C}ω\omega 有共同点。 (丹麦)

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。2020 年 IMO Shortlist G7 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?