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2017 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 2017 P3 geometry

Let ABCABC be a scalene triangle with circumcircle Ω\Omega and incenter I.I. Ray AIAI meets BCBC at DD and Ω\Omega again at M;M; the circle with diameter DMDM cuts Ω\Omega again at K.K. Lines MKMK and BCBC meet at S,S, and NN is the midpoint of IS.IS. The circumcircles of KID\triangle KID and MAN\triangle MAN intersect at points L1L_1 and L.L. Prove that Ω\Omega passes through the midpoint of either IL1IL_1 or IL.IL.

ABCABC是一个外接圆Ω\Omega和中心I的不等边三角形。I的不等边三角形。射线AIAIDD处与BCBC相交,在M处再次与M处再次与\Omega相交;相交;直径为DMDM的圆在K处再次与K处再次与\Omega相交。相交。线MKMKBCBCS处相交,S处相交,NIS的中点。$$\三角形KID\三角形的外接圆MAN相交于点相交于点L_1L.证明证明\Omega通过通过IL_1IL.$ 的中点

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。2017 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?