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番外 · 题谱 · 2023 · P22

2023 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 2023 G8 geometry

Let ABCA B C be an equilateral triangle. Points A1,B1,C1A_{1}, B_{1}, C_{1} lie inside triangle ABCA B C such that triangle A1B1C1A_{1} B_{1} C_{1} is scalene, BA1=A1C,CB1=B1A,AC1=C1BB A_{1}=A_{1} C, C B_{1}=B_{1} A, A C_{1}=C_{1} B and BA1C+CB1A+AC1B=480.\angle B A_{1} C+\angle C B_{1} A+\angle A C_{1} B=480^{\circ} . Lines BC1B C_{1} and CB1C B_{1} intersect at A2A_{2}; lines CA1C A_{1} and AC1A C_{1} intersect at B2B_{2}; and lines AB1A B_{1} and BA1B A_{1} intersect at C2C_{2}. Prove that the circumcircles of triangles AA1A2,BB1B2,CC1C2A A_{1} A_{2}, B B_{1} B_{2}, C C_{1} C_{2} have two common points. (U.S.A.)

ABCA B C 为等边三角形。点 A1B1C1A_{1}、B_{1}、C_{1} 位于三角形 ABCA B C 内,使得三角形 A1B1C1A_{1} B_{1} C_{1} 为不等边三角形,BA1=A1CCB1=B1AAC1=C1BB A_{1}=A_{1} C、C B_{1}=B_{1} A、A C_{1}=C_{1} BBA1C+CB1A+\角AC1B=480\angle B A_{1} C+\angle C B_{1} A+\角度 A C_{1} B=480^{\circ} 。线BC1BC_{1}CB1C B_{1}相交于A2A_{2};线 CA1C A_{1}AC1A C_{1} 相交于 B2B_{2};并且线 AB1A B_{1}BA1B A_{1} 相交于 C2C_{2}。证明三角形AA1A2BB1B2CC1C2A A_{1} A_{2}、B B_{1} B_{2}、C C_{1} C_{2}的外接圆有两个公共点。 (美国。)

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。2023 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?