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番外 · 题谱 · 2023 · P6

2023 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 2023 P6 geometry

Let ABC be a triangle with incenter II and excenters IaI_a, IbI_b, IcI_c opposite AA, BB, and CC, respectively. Given an arbitrary point DD on the circumcircle of ABC\triangle ABC that does not lie on any of the lines IIaII_{a}, IbIcI_{b}I_{c}, or BCBC, suppose the circumcircles of DIIa\triangle DIIa and DIbIc\triangle DI_bI_c intersect at two distinct points DD and FF. If EE is the intersection of lines DFDF and BCBC, prove that BAD=EAC\angle BAD = \angle EAC.

设 ABC 是一个三角形,其内心为 II,外心为 IaI_aIbI_bIcI_c,分别与 AABBCC 相对。给定 ABC\triangle ABC 外接圆上的任意点 DD,且该点不位于 IIaII_{a}IbIcI_{b}I_{c}BCBC 任何一条直线上,假设 DIIa\triangle DIIaDIbIc\triangle DI_bI_c 的外接圆在两个不同的点 DDFF 处相交。如果EE是线DFDFBCBC的交点,证明BAD=EAC\angle BAD = \angle EAC

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。2023 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?