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番外 · 题谱 · 2010 · P1

2010 USAMO 第 1 题

几何 · P1/P4 · 起手题

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 2010 P1 geometry

Let AXYZBAXYZB be a convex pentagon inscribed in a semicircle of diameter ABAB. Denote by P,Q,R,SP, Q, R, S the feet of the perpendiculars from YY onto lines AX,BX,AZ,BZAX, BX, AZ, BZ, respectively. Prove that the acute angle formed by lines PQPQ and RSRS is half the size of XOZ\angle XOZ, where OO is the midpoint of segment ABAB.

AXYZBAXYZB 为内接于直径为 ABAB 的半圆的凸五边形。分别用 PQRSP、Q、R、S 表示从 YY 到线 AXBXAZBZAX、BX、AZ、BZ 的垂线的脚。证明直线 PQPQRSRS 形成的锐角是 XOZ\angle XOZ 大小的一半,其中 OO 是线段 ABAB 的中点。

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。2010 年 USAMO P1 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?