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番外 · 题谱 · 2021 · P23

2021 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 2021 G7 geometry

A point DD is chosen inside an acute-angled triangle ABCA B C with AB>ACA B>A C so that BAD=DAC\angle B A D=\angle D A C. A point EE is constructed on the segment ACA C so that ADE=DCB\angle A D E=\angle D C B. Similarly, a point FF is constructed on the segment ABA B so that ADF=DBC\angle A D F=\angle D B C. A point XX is chosen on the line ACA C so that CX=BXC X=B X. Let O1O_{1} and O2O_{2} be the circumcentres of the triangles ADCA D C and DXED X E. Prove that the lines BC,EFB C, E F, and O1O2O_{1} O_{2} are concurrent.

在锐角三角形 ABCA B C 内选择一个点 DD,其中 AB>ACA B>A C,使得 BAD=DAC\angle B A D=\angle D A C。在线段 ACA C 上构造点 EE,使得 ADE=DCB\angle A D E=\angle D C B。类似地,在线段ABA B上构建点FF,使得ADF=DBC\angle A D F=\angle D B C。在 ACA C 线上选择一个点 XX,使得 CX=BXC X=B X。设 O1O_{1}O2O_{2} 为三角形 ADCA D CDXED X E 的外心。证明 BCEFB C、E FO1O2O_{1} O_{2} 行是并发的。

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。2021 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?