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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G5 · geometry

2018 IMO Shortlist G5

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 2018 G5 geometry

Let ABCA B C be a triangle with circumcircle ω\omega and incentre II. A line \ell intersects the lines AI,BIA I, B I, and CIC I at points D,ED, E, and FF, respectively, distinct from the points A,B,CA, B, C, and II. The perpendicular bisectors x,yx, y, and zz of the segments AD,BEA D, B E, and CFC F, respectively determine a triangle Θ\Theta. Show that the circumcircle of the triangle Θ\Theta is tangent to ω\omega. (Denmark)

ABCA B C 是一个外接圆ω\omega 和内心II 的三角形。线 \ell 与线 AIBIA I、B ICIC I 分别相交于点 DED、EFF,这与点 ABCA、B、CII 不同。线段ADBEA D、B ECFC F的垂直平分线xyx、yzz分别确定三角形Θ\Theta。证明三角形 Θ\Theta 的外接圆与 ω\omega 相切。 (丹麦)

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。2018 年 IMO Shortlist G5 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?