题面 USAMO · 1977 · P4
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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。
Prove that if the opposite sides of a skew (non-planar) quadrilateral are congruent, then the line joining the midpoints of the two diagonals is perpendicular to these diagonals, and conversely, if the line joining the midpoints of the two diagonals of a skew quadrilateral is perpendicular to these diagonals, then the opposite sides of the quadrilateral are congruent.
证明如果倾斜(非平面)四边形的对边全等，则连接两条对角线中点的线垂直于这些对角线，反之，如果连接倾斜四边形两条对角线中点的线垂直于这些对角线，则该四边形的对边全等。
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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。
解答 folded
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。1977 年 USAMO P4 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。
闲谈 aside
闲谈 aside
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？