灯下 登录

1975 USAMO 第 4 题

题面据 USAMO 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。

USAMO 1975 P4 geometry

Two given circles intersect in two points PP and QQ. Show how to construct a segment ABAB passing through PP and terminating on the two circles such that APPBAP\cdot PB is a maximum.

$$

[asy] size(150); defaultpen(fontsize(7)); pair A=(0,0), B=(10,0), P=(4,0), Q=(3.7,-2.5); draw(A--B); draw(circumcircle(A,P,Q)); draw(circumcircle(B,P,Q)); label("A",A,(-1,1));label("P",P,(0,1.5));label("B",B,(1,1));label("Q",Q,(-0.5,-1.5)); [/asy]

$$

两个给定的圆相交于两点 PPQQ。展示如何构造一条穿过 PP 并终止于两个圆的线段 ABAB,使得 APPBAP\cdot PB 为最大值。

$$

[asy] 大小(150);默认笔(字体大小(7));对 A=(0,0)、B=(10,0)、P=(4,0)、Q=(3.7,-2.5);画(A--B);绘制(圆(A,P,Q));绘制(圆(B,P,Q));标签("A",A,(-1,1));标签("P",P,(0,1.5));标签("B",B,(1,1));标签("Q",Q,(-0.5,-1.5)); [/asy]

$$

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。1975 年 USAMO P4 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?