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第1問

三角形 ABCABC の AA-傍心を JJ とする。この傍接円は辺 BCBC に MM で、直線 ABAB,ACAC にそれぞれ KK,LL で接する。直線 LMLM と BJBJ の交点を FF、KMKM と CJCJ の交点を GG とし、SS を直線 AFAF と BCBC の交点、TT を直線 AGAG と BCBC の交点とする。MM が STST の中点であることを示せ。
ステップ 2/5: 主要点を重心座標で書く
ざっくり言うと

辺(またはその延長)を既知の比に内分・外分する点は、長さの逆比をそのまま重心座標として持ち、A-傍心は標準的な座標 (-a:b:c) を持つ。

M=(0:s−b:s−c), K=(−(s−c):s:0), L=(−(s−b):0:s), J=(−a:b:c)M=(0:s-b:s-c),\ K=(-(s-c):s:0),\ L=(-(s-b):0:s),\ J=(-a:b:c)
詳しい解説

△ABC\triangle ABC に関する斉次重心座標において、MM は線分 BCBC を BM=s−c,CM=s−bBM=s-c,CM=s-b に内分するので M=(0:s−b:s−c)M=(0:s-b:s-c)、KK は半直線 ABAB の BB の先にあり AK=s,BK=s−cAK=s,BK=s-c なので K=(−(s−c):s:0)K=(-(s-c):s:0)、同様に L=(−(s−b):0:s)L=(-(s-b):0:s)、また AA-傍心は標準座標 J=(−a:b:c)J=(-a:b:c) を持つ。まとめると M=(0:s−b:s−c), K=(−(s−c):s:0), L=(−(s−b):0:s), J=(−a:b:c)M=(0:s-b:s-c),\ K=(-(s-c):s:0),\ L=(-(s-b):0:s),\ J=(-a:b:c)。