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2021 USAMO 第 6 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 2021 P6 geometry

Let ABCDEFABCDEF be a convex hexagon satisfying ABDE\overline{AB} \parallel \overline{DE}, BCEF\overline{BC} \parallel \overline{EF}, CDFA\overline{CD} \parallel \overline{FA}, and

ABDE=BCEF=CDFA.AB \cdot DE = BC \cdot EF = CD \cdot FA.

Let XX, YY, and ZZ be the midpoints of AD\overline{AD}, BE\overline{BE}, and CF\overline{CF}. Prove that the circumcenter of ACE\triangle ACE, the circumcenter of BDF\triangle BDF, and the orthocenter of XYZ\triangle XYZ are collinear.

ABCDEFABCDEF 为凸六边形,满足 ABDE\overline{AB} \parallel \overline{DE}BCEF\overline{BC} \parallel \overline{EF}CDFA\overline{CD} \parallel \overline{FA},并且

ABDE=BCEF=CDFAAB \cdot DE = BC \cdot EF = CD \cdot FA。

XXYYZZAD\overline{AD}BE\overline{BE}CF\overline{CF}的中点。证明ACE\triangle ACE的外心、BDF\triangle BDF的外心和XYZ\triangle XYZ的垂心共线。

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。2021 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?