MathLabs

第1問

鋭角三角形 ABCABC を考える。辺 ABAB 上の点 DD と辺 ACAC 上の点 EE を、直線 BCBC と DEDE が平行になるように取る。XX を四角形 BCEDBCED の内部の点とする。半直線 DXDX と EXEX がそれぞれ辺 BCBC 上の点 PP と QQ で交わり、PP と QQ はともに BB と CC の間にあるとする。三角形 BQXBQX と CPXCPX の外接円が点 Y≠XY\neq X で交わるとする。このとき、AA、XX、YY が同一直線上にあることを証明せよ。
ステップ 1/5: D, E, X を通る円上に S を置く
S=(BQX)∩AB, S≠BS=(BQX)\cap AB,\ S\neq B
詳しい解説

三角形 BQXBQX の外接円が直線 ABAB と再び交わる点を SS とする。DE∥BCDE\parallel BC より、横断線 EXQEXQ から ∠DEX=∠XQC\angle DEX=\angle XQC(錯角)を得る。B,Q,X,SB,Q,X,S が共円で、CC が QQ を越えた半直線 BQBQ 上にあるので、外角 ∠XQC\angle XQC は対する内角 ∠XSD\angle XSD に等しい。よって ∠DEX=∠XSD\angle DEX=\angle XSD となり、D,E,X,SD,E,X,S は共円である。