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番外 · 题谱 · 1973 · P3

1973 USAMO 第 3 题

几何 · P3/P6 · 压轴题

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。

USAMO 1973 P3 geometry

Three distinct vertices are chosen at random from the vertices of a given regular polygon of (2n+1)(2n+1) sides. If all such choices are equally likely, what is the probability that the center of the given polygon lies in the interior of the triangle determined by the three chosen random points?

(2n+1)(2n+1) 边的给定正多边形的顶点中随机选择三个不同的顶点。如果所有这些选择的可能性相同,则给定多边形的中心位于由三个所选随机点确定的三角形内部的概率是多少?

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。1973 年 USAMO P3 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?