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番外 · 题谱 · 1989 · P11

1989 Putnam B5

几何 · P3/P6 · 压轴题

题面据 Putnam 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://kskedlaya.org/putnam-archive/1989.pdf。

Putnam 1989 B5 geometry

Label the vertices of a trapezoid TT (quadrilateral with two parallel sides)

inscribed in the unit circle as A, B, C, DA,\,B,\,C,\,D so that ABAB is parallel to

CDCD and A, B, C, DA,\,B,\,C,\,D are in counterclockwise order. Let

s1, s2s_1,\,s_2, and dd denote the lengths of the line segments

AB, CDAB,\, CD, and OEOE, where E is the point of intersection of the diagonals

of TT, and OO is the center of the circle. Determine the least upper bound of

s1−s2d\frac{s_1-s_2}{d} over all such TT for which d≠0d\ne 0, and describe all

cases, if any, in which it is attained.

标记梯形 TT(有两条平行边的四边形)的顶点

内接于单位圆 A, B, C, DA,\,B,\,C,\,D 使得 ABAB 平行于

CDCD 和 A, B, C, DA,\,B,\,C,\,D 按逆时针顺序排列。让

s1、\、s2s_1、\、s_2 和 dd 表示线段的长度

AB、\、CDAB、\、CD 和 OEOE,其中 E 是对角线的交点

TT 为圆心,OO 为圆心。确定最小上界

s1−s2d\frac{s_1-s_2}{d} 超过所有这样的 TT,其中 d≠0d\ne 0,并描述所有

达到该目标的情况(如果有)。

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。1989 年 Putnam B5 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?