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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G3 · geometry

2010 IMO Shortlist G3

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 2010 G3 geometry

Let A1A2AnA_{1} A_{2} \ldots A_{n} be a convex polygon. Point PP inside this polygon is chosen so that its projections P1,,PnP_{1}, \ldots, P_{n} onto lines A1A2,,AnA1A_{1} A_{2}, \ldots, A_{n} A_{1} respectively lie on the sides of the polygon. Prove that for arbitrary points X1,,XnX_{1}, \ldots, X_{n} on sides A1A2,,AnA1A_{1} A_{2}, \ldots, A_{n} A_{1} respectively, max{X1X2P1P2,,XnX1PnP1}1\max \left\{\frac{X_{1} X_{2}}{P_{1} P_{2}}, \ldots, \frac{X_{n} X_{1}}{P_{n} P_{1}}\right\} \geq 1 (Armenia)

A1A2AnA_{1} A_{2} \ldots A_{n} 为凸多边形。选择该多边形内部的点PP,使其在直线A1A2AnA1A_{1} A_{2}、\ldots、A_{n} A_{1}上的投影P1PnP_{1}、\ldots、P_{n}分别位于多边形的两侧。证明对于边 A1A2AnA1A_{1} A_{2}、\ldots、A_{n} A_{1} 上的任意点 X1,,XnX_{1}, \ldots, X_{n} 分别有 max{X1X2P1P2,,XnX1PnP1}1\max \left\{\frac{X_{1} X_{2}}{P_{1} P_{2}}, \ldots, \frac{X_{n} X_{1}}{P_{n} P_{1}}\right\} \geq 1(亚美尼亚)

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。2010 年 IMO Shortlist G3 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?