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番外 · 题谱 · 2018 · P5

2018 USAMO 第 5 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 2018 P5 geometry

In convex cyclic quadrilateral ABCD,ABCD, we know that lines ACAC and BDBD intersect at E,E, lines ABAB and CDCD intersect at F,F, and lines BCBC and DADA intersect at G.G. Suppose that the circumcircle of ABE\triangle ABE intersects line CBCB at BB and PP, and the circumcircle of ADE\triangle ADE intersects line CDCD at DD and QQ, where C,B,P,GC,B,P,G and C,Q,D,FC,Q,D,F are collinear in that order. Prove that if lines FPFP and GQGQ intersect at MM, then MAC=90.\angle MAC = 90^{\circ}.

在凸循环四边形ABCD,ABCD,中,我们知道ACACBDBD相交于EE,ABCD相交于相交于F,BCDA相交于相交于G。假设假设\三角形ABE的外接圆与的外接圆与CB相交于相交于BP\三角形ADE的外接圆与的外接圆与CD相交于相交于\triangle ADEDQ,其中,其中C、B、P、GC、Q、D、F按此顺序共线。证明如果线按此顺序共线。证明如果线FPGQ相交于相交于M,则,则\angle MAC = 90^{\circ}.$

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。2018 年 USAMO P5 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?