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番外 · 题谱 · 2010 · P4

2010 USAMO 第 4 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 P4 geometry

Let ABCABC be a triangle with ∠A=90∘\angle A = 90^{\circ}. Points DD and EE lie on sides ACAC and ABAB, respectively, such that ∠ABD=∠DBC\angle ABD = \angle DBC and ∠ACE=∠ECB\angle ACE = \angle ECB. Segments BDBD and CECE meet at II. Determine whether or not it is possible for segments AB,AC,BI,ID,CI,IEAB, AC, BI, ID, CI, IE to all have integer lengths.

设 ABCABC 为三角形,∠A=90∘\angle A = 90^{\circ}。点 DD 和 EE 分别位于边 ACAC 和 ABAB 上,使得 ∠ABD=∠DBC\angle ABD = \angle DBC 和 ∠ACE=∠ECB\angle ACE = \angle ECB。段 BDBD 和 CECE 在 II 汇合。确定段 AB、AC、BI、ID、CI、IEAB、AC、BI、ID、CI、IE 是否都可以具有整数长度。

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 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。

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?