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1998 Putnam A6

题面据 Putnam 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://kskedlaya.org/putnam-archive/1998.pdf。

Putnam 1998 A6 geometry

Let A,B,CA, B, C denote distinct points with integer coordinates in $\mathbb

R^2$. Prove that if

(AB+BC)2<8[ABC]+1(|AB|+|BC|)^2<8\cdot [ABC]+1

then A,B,CA, B, C are three vertices of a square. Here XY|XY| is the length

of segment XYXY and [ABC][ABC] is the area of triangle ABCABC.

A,B,CA, B, C 表示 $\mathbb 中具有整数坐标的不同点

R^2$。证明如果

(AB+BC)2<8[ABC]+1(|AB|+|BC|)^2<8\cdot [ABC]+1

那么A,B,CA,B,C是一个正方形的三个顶点。这里 XY|XY| 是长度

线段XYXY[ABC][ABC]的面积是三角形ABCABC的面积。

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。1998 年 Putnam A6 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?