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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G5 · geometry

2024 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。 PDF:https://www.imo-official.org/problems/IMO2024SL.pdf。

IMO Shortlist 2024 G5 geometry

Let ABCABC be a triangle with incentre II, and let Ω\Omega be the circumcircle of triangle BICBIC. Let KK be a point in the interior of segment BCBC such that ∠BAK<∠KAC\angle BAK<\angle KAC. The angle bisector of ∠BKA\angle BKA intersects Ω\Omega at points WW and XX such that AA and WW lie on the same side of BCBC, and the angle bisector of ∠CKA\angle CKA intersects Ω\Omega at points YY and ZZ such that AA and YY lie on the same side of BCBC.

Prove that ∠WAY=∠ZAX\angle WAY=\angle ZAX.

设 ABCABC 为三角形,内心为 II,Ω\Omega 为三角形 BICBIC 的外接圆。设 KK 为线段 BCBC 内部一点,且 ∠BAK<∠KAC\angle BAK<\angle KAC。∠BKA\angle BKA 的角平分线与 Ω\Omega 交于 W,XW,X 两点,其中 AA 与 WW 位于 BCBC 的同侧;∠CKA\angle CKA 的角平分线与 Ω\Omega 交于 Y,ZY,Z 两点,其中 AA 与 YY 位于 BCBC 的同侧。

证明 ∠WAY=∠ZAX\angle WAY=\angle ZAX。

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。2024 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?