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。
Let be an acute triangle with , , and being its incircle, circumcircle, and circumradius, respectively. The circle is tangent internally to at and externally tangent to . Circle is internally tangent to at and tangent internally to . Let and denote the centers of and , respectively. Define points , , , analogously. Prove that
with equality if and only if triangle is equilateral.
设 为锐角三角形,、 和 分别为其内切圆、外接圆和外接半径。圆 在 处与 内部相切,在 处与 外部相切。圆 在 处与 内切,并与 内切。令和分别表示和的中心。类似地定义点、、、。证明
相等当且仅当三角形 是等边的。
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。2007 年 USAMO P6 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?