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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G8 · geometry

2009 IMO Shortlist G8

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 2009 G8 geometry

BGR Let ABCDA B C D be a circumscribed quadrilateral. Let gg be a line through AA which meets the segment BCB C in MM and the line CDC D in NN. Denote by I1,I2I_{1}, I_{2}, and I3I_{3} the incenters of ABM\triangle A B M, MNC\triangle M N C, and NDA\triangle N D A, respectively. Show that the orthocenter of I1I2I3\triangle I_{1} I_{2} I_{3} lies on gg.

BGR 设ABCDA B C D 为外接四边形。令gg 为一条穿过AA 的线,它与MM 中的线段BCB CNN 中的线CDC D 相交。 I1I2I_{1}、I_{2}I3I_{3} 分别表示 ABM\triangle A B MMNC\triangle M N CNDA\triangle N D A 的内心。证明 I1I2I3\triangle I_{1} I_{2} I_{3} 的重心位于 gg 上。

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。2009 年 IMO Shortlist G8 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?