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/2018.pdf。
Suppose that and are distinct points, no three of which lie on a line,
in the Euclidean plane. Show
that if the squares of the lengths of the line segments , , , , , and
are rational numbers, then
the quotient
$$
\frac{\mathrm{area}(\triangle ABC)}{\mathrm{area}(\triangle ABD)}
$$
is a rational number.
假设 和 是不同的点,其中没有三个点位于一条直线上,
在欧几里得平面上。显示
如果线段 、、、、 和 的长度的平方
是有理数,那么
商
$$
\frac{\mathrm{面积}(\三角形ABC)}{\mathrm{面积}(\三角形ABD)}
$$
是一个有理数。
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。2018 年 Putnam A6 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?