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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G6 · geometry

2014 IMO Shortlist G6

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 2014 G6 geometry

Let ABCA B C be a fixed acute-angled triangle. Consider some points EE and FF lying on the sides ACA C and ABA B, respectively, and let MM be the midpoint of EFE F. Let the perpendicular bisector of EFE F intersect the line BCB C at KK, and let the perpendicular bisector of MKM K intersect the lines ACA C and ABA B at SS and TT, respectively. We call the pair (E,F)(E, F) interesting, if the quadrilateral KSATK S A T is cyclic. Suppose that the pairs (E1,F1)\left(E_{1}, F_{1}\right) and (E2,F2)\left(E_{2}, F_{2}\right) are interesting. Prove that E1E2AB=F1F2AC.\frac{E_{1} E_{2}}{A B}=\frac{F_{1} F_{2}}{A C} .

ABCA B C 为固定锐角三角形。考虑分别位于ACA CABA B 边上的一些点EEFF,并令MMEFE F 的中点。令EFE F 的垂直平分线与线BCB C 相交于KK,并让MKM K 的垂直平分线分别与线ACA CABA B 相交于SSTT。如果四边形 KSATK SA T 是循环的,我们称 (E,F)(E, F) 为有趣的对。假设 (E1,F1)\left(E_{1}, F_{1}\right)(E2,F2)\left(E_{2}, F_{2}\right) 是有趣的。证明 E1E2AB=F1F2AC\frac{E_{1} E_{2}}{A B}=\frac{F_{1} F_{2}}{A C} 。

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。2014 年 IMO Shortlist G6 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?