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番外 · 题谱 · 2024 · P23

2024 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。 PDF:https://www.imo-official.org/problems/IMO2024SL.pdf。

IMO Shortlist 2024 G7 geometry

Let ABCABC be a triangle with incentre II such that AB<AC<BCAB<AC<BC. The second intersections of AIAI, BIBI, and CICI with the circumcircle of triangle ABCABC are MAM_A, MBM_B, and MCM_C, respectively. Lines AIAI and BCBC intersect at DD, and lines BMCBM_C and CMBCM_B intersect at XX. Suppose the circumcircles of triangles XMBMCXM_BM_C and XBCXBC intersect again at SXS\ne X. Lines BXBX and CXCX intersect the circumcircle of triangle SXMASXM_A again at PXP\ne X and QXQ\ne X, respectively.

Prove that the circumcentre of triangle SIDSID lies on PQPQ.

ABCABC 为三角形,内心为 II,且 AB<AC<BCAB<AC<BC。直线 AI,BI,CIAI,BI,CI 与三角形 ABCABC 外接圆的第二个交点分别为 MA,MB,MCM_A,M_B,M_C。直线 AIAIBCBC 交于 DD,直线 BMCBM_CCMBCM_B 交于 XX。假设三角形 XMBMCXM_BM_CXBCXBC 的外接圆再次交于 SXS\ne X。直线 BX,CXBX,CX 分别与三角形 SXMASXM_A 的外接圆再次交于 PX,QXP\ne X,Q\ne X

证明三角形 SIDSID 的外心位于直线 PQPQ 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。2024 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?