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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G7 · geometry

2018 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 2018 G7 geometry

Let OO be the circumcentre, and Ω\Omega be the circumcircle of an acute-angled triangle ABCA B C. Let PP be an arbitrary point on Ω\Omega, distinct from A,B,CA, B, C, and their antipodes in Ω\Omega. Denote the circumcentres of the triangles AOP,BOPA O P, B O P, and COPC O P by OA,OBO_{A}, O_{B}, and OCO_{C}, respectively. The lines A,B\ell_{A}, \ell_{B}, and C\ell_{C} perpendicular to BC,CAB C, C A, and ABA B pass through OA,OBO_{A}, O_{B}, and OCO_{C}, respectively. Prove that the circumcircle of the triangle formed by A,B\ell_{A}, \ell_{B}, and C\ell_{C} is tangent to the line OPO P. (Russia)

OO为外心,Ω\Omega为锐角三角形ABCA B C的外接圆。令PPΩ\Omega 上的任意点,不同于ABCA、B、C 及其在Ω\Omega 中的对映点。分别用 OAOBO_{A}、O_{B}OCO_{C} 表示三角形 AOPBOPA O P、B O PCOPC O P 的外心。垂直于BCCAB C、C AABA B 的线AB\ell_{A}、\ell_{B}C\ell_{C} 分别穿过OAOBO_{A}、O_{B}OCO_{C}。证明AB\ell_{A}、\ell_{B}C\ell_{C}构成的三角形的外接圆与线OPO P相切。 (俄罗斯)

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 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?