题面据 APMO 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。
Let be a positive integer. Consider distinct lines on the plane, no two of which are parallel. Of the lines, are colored blue, the other are colored red. Let be the set of all points on the plane that lie on at least one blue line, and the set of all points on the plane that lie on at least one red line. Prove that there exists a circle that intersects in exactly points, and also intersects in exactly points.
令 为正整数。考虑平面上 条不同的线,其中没有两条是平行的。在 行中, 为蓝色,其他 为红色。设 为平面上至少位于一条蓝线上的所有点的集合, 为平面上至少位于一条红线上的所有点的集合。证明存在一个圆,它与 恰好在 点处相交,并且也与 恰好在 点处相交。
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。2015 年 APMO 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?