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番外 · 题谱 · 2012 · P2

2012 USAMO 第 2 题

几何 · P2/P5 · 中段题

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 2012 P2 geometry

A circle is divided into 432 congruent arcs by 432 points. The points are colored in four colors such that some 108 points are colored Red, some 108 points are colored Green, some 108 points are colored Blue, and the remaining 108 points are colored Yellow. Prove that one can choose three points of each color in such a way that the four triangles formed by the chosen points of the same color are congruent.

一个圆被 432 个点分成 432 条全等的弧。这些点被着色为四种颜色,使得一些108点被着色为红色,一些108点被着色为绿色,一些108点被着色为蓝色,并且剩余的108点被着色为黄色。证明可以选择每种颜色的三个点,使得由所选的相同颜色的点形成的四个三角形全等。

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。2012 年 USAMO P2 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?