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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G7 · geometry

2008 IMO Shortlist G7

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 2008 G7 geometry

Let ABCDA B C D be a convex quadrilateral with ABBCA B \neq B C. Denote by ω1\omega_{1} and ω2\omega_{2} the incircles of triangles ABCA B C and ADCA D C. Suppose that there exists a circle ω\omega inscribed in angle ABCA B C, tangent to the extensions of line segments ADA D and CDC D. Prove that the common external tangents of ω1\omega_{1} and ω2\omega_{2} intersect on ω\omega.

ABCDA B C D 为凸四边形,且 ABBCA B \neq B C。用 ω1\omega_{1}ω2\omega_{2} 表示三角形 ABCA B CADCA D C 的内切圆。假设存在一个圆 ω\omega 内切于角度 ABCA B C,与线段 ADA DCDC D 的延长线相切。证明ω1\omega_{1}ω2\omega_{2} 的公外切线相交于ω\omega

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。2008 年 IMO Shortlist G7 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?