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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G7 · geometry

2017 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 2017 G7 geometry

A convex quadrilateral ABCDA B C D has an inscribed circle with center II. Let Ia,Ib,IcI_{a}, I_{b}, I_{c}, and IdI_{d} be the incenters of the triangles DAB,ABC,BCDD A B, A B C, B C D, and CDAC D A, respectively. Suppose that the common external tangents of the circles AIbIdA I_{b} I_{d} and CIbIdC I_{b} I_{d} meet at XX, and the common external tangents of the circles BIaIcB I_{a} I_{c} and DIaIcD I_{a} I_{c} meet at YY. Prove that XIY=90\angle X I Y=90^{\circ}. (Kazakhstan)

凸四边形 ABCDA B C D 有一个以 II 为圆心的内切圆。设 IaIbIcI_{a}、I_{b}、I_{c}IdI_{d} 分别为三角形 DABABCBCDD A B、A B C、B C DCDAC D A 的内心。假设圆 AIbIdA I_{b} I_{d}CIbIdC I_{b} I_{d} 的公外切线在 XX 处相交,圆 BIaIcB I_{a} I_{c}DIaIcD I_{a} I_{c} 的公外切线在 YY 处相交。证明 XIY=90\angle X I Y=90^{\circ}。 (哈萨克斯坦)

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。2017 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?