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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G5 · geometry

2022 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 2022 G5 geometry

Let ABCA B C be a triangle, and let 1\ell_{1} and 2\ell_{2} be two parallel lines. For i=1,2i=1,2, let i\ell_{i} meet the lines BC,CAB C, C A, and ABA B at Xi,YiX_{i}, Y_{i}, and ZiZ_{i}, respectively. Suppose that the line through XiX_{i} perpendicular to BCB C, the line through YiY_{i} perpendicular to CAC A, and finally the line through ZiZ_{i} perpendicular to ABA B, determine a non-degenerate triangle Δi\Delta_{i}. Show that the circumcircles of Δ1\Delta_{1} and Δ2\Delta_{2} are tangent to each other. (Vietnam)

ABCA B C 为三角形,1\ell_{1}2\ell_{2} 为两条平行线。对于i=1,2i=1,2,令i\ell_{i}分别在XiYiX_{i}、Y_{i}ZiZ_{i}处与线BCCAB C、C AABA B相交。假设通过XiX_{i}垂直于BCB C的线,通过YiY_{i}垂直于CAC A的线,最后通过ZiZ_{i}垂直于ABA B的线,确定一个非退化三角形Δi\Delta_{i}。证明 Δ1\Delta_{1}Δ2\Delta_{2} 的外接圆彼此相切。 (越南)

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。2022 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?