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。
Three circular arcs , and connect the points and . These arcs lie in the same half-plane defined by line in such a way that arc lies between the arcs and . Point lies on the segment . Let , and be three rays starting at , lying in the same half-plane, being between and . For , denote by the point of intersection of and (see the Figure below). Denote by the curved quadrilateral, whose sides are the segments and and . We say that this quadrilateral is circumscribed if there exists a circle touching these two segments and two arcs. Prove that if the curved quadrilaterals are circumscribed, then the curved quadrilateral is circumscribed, too. Fig. 1 (Hungary)
三个圆弧 和 连接点 和 。这些弧位于由线 定义的同一半平面中,使得弧 位于弧 和 之间。点 位于线段 上。令 和 为从 开始、位于同一半平面内的三条射线, 位于 和 之间。对于,用表示和的交点(见下图)。 表示弯曲四边形,其边是线段 和 和 。如果存在一个圆接触这两个线段和两条弧,我们就说这个四边形是外接四边形。证明如果弯曲四边形 为外接,则弯曲四边形 也是外接的。图1(匈牙利)
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 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?