题面据 USAMO 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。
A given convex pentagon has the property that the area of each of the five triangles , , , , and is unity. Show that all pentagons with the above property have the same area, and calculate that area. Show, furthermore, that there are infinitely many non-congruent pentagons having the above area property.
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[asy] size(120); defaultpen(fontsize(10)); pair A=dir(90), B=dir(90-72), C=dir(90-2*72), D=dir(90-3*72), E=dir(90-4*72); draw(A--B--C--D--E--cycle); draw(A--C--E--B--D--cycle); label("A",A,A);label("B",B,B);label("C",C,C);label("D",D,D);label("E",E,E); [/asy]
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给定的凸五边形 具有以下属性:五个三角形 、、、 和 中每个三角形的面积均为 1。证明具有上述性质的所有五边形具有相同的面积,并计算该面积。此外,证明存在无限多个具有上述面积性质的非全等五边形。
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[asy] 大小(120);默认笔(字体大小(10));对 A=dir(90), B=dir(90-72), C=dir(90-2*72), D=dir(90-3*72), E=dir(90-4*72);绘制(A--B--C--D--E--循环);绘制(A--C--E--B--D--循环);标签("A",A,A);标签("B",B,B);标签("C",C,C);标签("D",D,D);标签("E",E,E); [/asy]
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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。1972 年 USAMO P5 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?