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2011 USAMO 第 3 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 2011 P3 geometry

In hexagon ABCDEFABCDEF, which is nonconvex but not self-intersecting, no pair of opposite sides are parallel. The internal angles satisfy A=3D\angle A = 3\angle D, C=3F\angle C = 3\angle F, and E=3B\angle E = 3\angle B. Furthermore AB=DEAB=DE, BC=EFBC=EF, and CD=FACD=FA. Prove that diagonals AD\overline{AD}, BE\overline{BE}, and CF\overline{CF} are concurrent.

在非凸但不自相交的六边形 ABCDEFABCDEF 中,没有一对对边是平行的。内角满足A=3D\angle A = 3\angle DC=3F\angle C = 3\angle FE=3B\angle E = 3\angle B。此外,AB=DEAB=DEBC=EFBC=EFCD=FACD=FA。证明对角线 AD\overline{AD}BE\overline{BE}CF\overline{CF} 是并发的。

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。2011 年 USAMO P3 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?