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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S16 · geometry

2004 IMO Shortlist S16

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 2004 S16 geometry

Let A1A2A3AnA_1A_2A_3\ldots A_n be a regular nn -gon. Let B1B_1 and Bn1B_{n-1} be the midpoints of its sides A1A2A_1A_2 and An1AnA_{n-1}A_n . Also, for every i{2,3,4,,n2}i\in\left\{2,3,4,\ldots ,n-2\right\} . Let SS be the point of intersection of the lines A1Ai+1A_1A_{i+1} and AnAiA_nA_i , and let BiB_i be the point of intersection of the angle bisector bisector of the angle AiSAi+1\measuredangle A_iSA_{i+1} with the segment AiAi+1A_iA_{i+1} .

Prove that i=1n1A1BiAn=180\sum_{i=1}^{n-1} \measuredangle A_1B_iA_n=180^{\circ} .

*Proposed by Dusan Dukic, Serbia and Montenegro*

A1A2A3AnA_1A_2A_3\ldots A_n 为正则 nn 边形。令 B1B_1Bn1B_{n-1} 为其边 A1A2A_1A_2An1AnA_{n-1}A_n 的中点。另外,对于每个 i{2,3,4,,n2}i\in\left\{2,3,4,\ldots ,n-2\right\} 。令 SS 为线 A1Ai+1A_1A_{i+1}AnAiA_nA_i 的交点,并令 BiB_i 为角 AiSAi+1\measuredangle A_iSA_{i+1} 的角平分线平分线与线段 AiAi+1A_iA_{i+1} 的交点。

证明 i=1n1A1BiAn=180\sum_{i=1}^{n-1} \measuredangle A_1B_iA_n=180^{\circ}

*由塞尔维亚和黑山杜桑·杜基奇提议*

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。2004 年 IMO Shortlist S16 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?