MathLabs

第3問

ABCABC を不等辺三角形とし、外接円を Ω\Omega とする。MM を BCBC の中点とする。線分 AMAM 上に動点 PP をとる。三角形 BPMBPM と CPMCPM の外接円は、それぞれ Ω\Omega と再び点 DD、EE で交わる。直線 DPDP と EPEP は、それぞれ三角形 CPMCPM と BPMBPM の外接円と再び点 XX、YY で交わる。PP が動くとき、三角形 AXYAXY の外接円が常に AA と異なる定点 TT を通ることを証明せよ。
ステップ 5/9: 弦XYはDEに平行である
∠LXY=∠LBC=∠BCN=∠NDE ⟹ XY∥DE\angle LXY=\angle LBC=\angle BCN=\angle NDE\ \Longrightarrow\ XY\parallel DE
詳しい解説

B,Y,X,CB,Y,X,C は共円で(ステップ4)、L,B,YL,B,Y は共線なので ∠LXY=∠LBC\angle LXY=\angle LBC。また LB∥CELB\parallel CE(ステップ2)であり、根心の構成から C,N,EC,N,E は共線なので ∠LBC=∠BCN\angle LBC=\angle BCN。さらに B,C,D,EB,C,D,E は Ω\Omega 上にあり、B,N,DB,N,D は共線だから、∠BCN=∠BCE=∠BDE=∠NDE\angle BCN=\angle BCE=\angle BDE=\angle NDE。したがって ∠LXY=∠NDE\angle LXY=\angle NDE であり、有向角により XY∥DEXY\parallel DE を得る。