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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G3 · geometry

2019 IMO Shortlist G3

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 2019 G3 geometry

In triangle ABCA B C, let A1A_{1} and B1B_{1} be two points on sides BCB C and ACA C, and let PP and QQ be two points on segments AA1A A_{1} and BB1B B_{1}, respectively, so that line PQP Q is parallel to ABA B. On ray PB1P B_{1}, beyond B1B_{1}, let P1P_{1} be a point so that PP1C=BAC\angle P P_{1} C=\angle B A C. Similarly, on ray QA1Q A_{1}, beyond A1A_{1}, let Q1Q_{1} be a point so that CQ1Q=CBA\angle C Q_{1} Q=\angle C B A. Show that points P,Q,P1P, Q, P_{1}, and Q1Q_{1} are concyclic. (Ukraine)

在三角形ABCA B C中,设A1A_{1}B1B_{1}为边BCB CACA C上的两点,设PPQQ分别为线段AA1A A_{1}BB1B B_{1}上的两点,则线PQP QABA B平行。在射线PB1P B_{1}上,超出B1B_{1},令P1P_{1}为一点,使得PP1C=BAC\angle P P_{1} C=\angle B A C。类似地,在射线QA1Q A_{1}上,超出A1A_{1},令Q1Q_{1}为一个点,使得CQ1Q=CBA\angle C Q_{1} Q=\angle C B A。证明点 PQP1P、Q、P_{1}Q1Q_{1} 是同循环的。 (乌克兰)

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。2019 年 IMO Shortlist G3 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?