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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G7 · geometry

2015 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 2015 G7 geometry

Let ABCDA B C D be a convex quadrilateral, and let P,Q,RP, Q, R, and SS be points on the sides AB,BC,CDA B, B C, C D, and DAD A, respectively. Let the line segments PRP R and QSQ S meet at OO. Suppose that each of the quadrilaterals APOS,BQOP,CROQA P O S, B Q O P, C R O Q, and DSORD S O R has an incircle. Prove that the lines AC,PQA C, P Q, and RSR S are either concurrent or parallel to each other. (Bulgaria)

设 ABCDA B C D 为凸四边形,设 P、Q、RP、Q、R 和 SS 分别为边 AB、BC、CDA B、B C、C D 和 DAD A 上的点。让线段PRP R 和QSQ S 在OO 处相交。假设每个四边形 APOS、BQOP、CROQA P O S、B Q O P、C R O Q 和 DSORD S O R 都有一个内切圆。证明线 AC、PQA C、P Q 和 RSR S 彼此并发或平行。 (保加利亚)

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。2015 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?