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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S14 · geometry

2000 IMO Shortlist S14

题面据 IMO Shortlist 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。

IMO Shortlist 2000 S14 geometry

Let A1A2AnA_1A_2 \ldots A_n be a convex polygon, n4.n \geq 4. Prove that A1A2AnA_1A_2 \ldots A_n is cyclic if and only if to each vertex AjA_j one can assign a pair (bj,cj)(b_j, c_j) of real numbers, j=1,2,,n,j = 1, 2, \ldots, n, so that AiAj=bjcibicjA_iA_j = b_jc_i - b_ic_j for all i,ji, j with 1i<jn.1 \leq i < j \leq n.

A1A2AnA_1A_2 \ldots A_n 为凸多边形, n4.n \geq 4. 证明 A1A2AnA_1A_2 \ldots A_n 是循环的当且仅当每个顶点 AjA_j 可以分配一对 (bj,cj)(b_j, c_j) 实数, j=1,2,,n,j = 1, 2, \ldots, n, 使得 AiAj=bjcibicjA_iA_j = b_jc_i - b_ic_j 对于所有 i,ji, j1i<jn.1 \leq i < j \leq n.

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。2000 年 IMO Shortlist S14 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?