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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G1 · geometry

2020 IMO Shortlist G1

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 2020 G1 geometry

Let ABCA B C be an isosceles triangle with BC=CAB C=C A, and let DD be a point inside side ABA B such that AD<DBA D<D B. Let PP and QQ be two points inside sides BCB C and CAC A, respectively, such that DPB=DQA=90\angle D P B=\angle D Q A=90^{\circ}. Let the perpendicular bisector of PQP Q meet line segment CQC Q at EE, and let the circumcircles of triangles ABCA B C and CPQC P Q meet again at point FF, different from CC. Suppose that P,E,FP, E, F are collinear. Prove that ACB=90\angle A C B=90^{\circ}. (Luxembourg)

ABCA B C 为等腰三角形,且BC=CAB C=C A,并令DD 为边ABA B 内的点,使得AD<DBA D<D B。令PPQQ分别为BCB CCAC A内侧的两个点,使得DPB=DQA=90\angle D P B=\angle D Q A=90^{\circ}。让PQP Q的垂直平分线在EE处与线段CQC Q相交,并让三角形ABCA B CCPQC P Q的外接圆在与CC不同的点FF处再次相交。假设PEFP、E、F共线。证明ACB=90\angle A C B=90^{\circ}。 (卢森堡)

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。2020 年 IMO Shortlist G1 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?