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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S05 · geometry

2002 IMO Shortlist S05

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 2002 S05 geometry

Let two circles S1S_{1} and S2S_{2} meet at the points AA and BB . A line through AA meets S1S_{1} again at CC and S2S_{2} again at DD . Let MM , NN , KK be three points on the line segments CDCD , BCBC , BDBD respectively, with MNMN parallel to BDBD and MKMK parallel to BCBC . Let EE and FF be points on those arcs BCBC of S1S_{1} and BDBD of S2S_{2} respectively that do not contain AA . Given that ENEN is perpendicular to BCBC and FKFK is perpendicular to BDBD prove that EMF=90\angle EMF=90^{\circ} .

让两个圆 S1S_{1}S2S_{2} 在点 AABB 处相交。穿过 AA 的线在 CC 处再次与 S1S_{1} 相遇,并在 DD 处再次与 S2S_{2} 相遇。设MMNNKK分别为线段CDCDBCBCBDBD上的三个点,其中MNMN平行于BDBDMKMK平行于BCBC。令 EEFF 分别为 S1S_{1}BCBCS2S_{2}BDBD 上不包含 AA 的点。假设 ENEN 垂直于 BCBC 并且 FKFK 垂直于 BDBD 证明 EMF=90\angle EMF=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。2002 年 IMO Shortlist S05 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?