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番外 · 题谱 · 1998 · P6

1998 USAMO 第 6 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 1998 P6 geometry

Let n5n \geq 5 be an integer. Find the largest integer kk (as a function of nn) such that there exists a convex nn-gon A1A2AnA_{1}A_{2}\dots A_{n} for which exactly kk of the quadrilaterals AiAi+1Ai+2Ai+3A_{i}A_{i+1}A_{i+2}A_{i+3} have an inscribed circle. (Here An+j=AjA_{n+j} = A_{j}.)

n5n \geq 5 为整数。找到最大整数 kk(作为 nn 的函数),使得存在一个凸 nn 边形 A1A2AnA_{1}A_{2}\dots A_{n},且四边形 AiAi+1Ai+2Ai+3A_{i}A_{i+1}A_{i+2}A_{i+3} 中的 kk 恰好有一个内接圆。 (这里An+j=AjA_{n+j} = A_{j}。)

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。1998 年 USAMO P6 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?