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1981 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 1981 P4 geometry

A convex polygon has nn sides. Each vertex is joined to a point PP not in the same plane. If A,B,CA, B, C are adjacent vertices of the polygon take the angle between the planes PABPAB and PBCPBC. The sum of the nn such angles equals the sum of the nn angles in the polygon. Show that n=3n=3.

凸多边形有 nn 个边。每个顶点都连接到不在同一平面上的点 PP。如果 ABCA、B、C 是多边形的相邻顶点,则取平面 PABPABPBCPBC 之间的角度。 nn 个此类角度的总和等于多边形中 nn 个角度的总和。表明 n=3n=3

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。1981 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?