灯下 登录

2016 USAMO 第 5 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 2016 P5 geometry

An equilateral pentagon AMNPQAMNPQ is inscribed in triangle ABCABC such that M∈AB‾,M\in\overline{AB}, Q∈AC‾,Q\in\overline{AC}, and N,P∈BC‾.N, P\in\overline{BC}. Let SS be the intersection of lines MNMN and PQ.PQ. Denote by ℓ\ell the angle bisector of ∠MSQ.\angle MSQ.

Prove that OI‾\overline{OI} is parallel to ℓ,\ell, where OO is the circumcenter of triangle ABC,ABC, and II is the incenter of triangle ABC.ABC.

等边五边形 AMNPQAMNPQ 内接于三角形 ABCABC,使得 M∈AB‾,M\in\overline{AB}, Q∈AC‾,Q\in\overline{AC}, 和 N,P∈BC‾。N, P\in\overline{BC}。 令 SS 为线 MNMN 和 PQ的交点。PQ 的交点。 用 ℓ\ell 表示 ∠MSQ的角平分线。\angle MSQ 的角平分线。

证明 OI‾\overline{OI} 与 ℓ,\ell, 平行,其中 OO 是三角形 ABC,ABC, 的外心,II 是三角形 ABC的内心。ABC 的内心。

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。2016 年 USAMO P5 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?