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第1問

Γ\Gamma を鋭角三角形 ABCABC の外接円とする。点 DD と EE はそれぞれ線分 ABAB と ACAC 上にあり、AD=AEAD=AE を満たす。線分 BDBD と CECE の垂直二等分線はそれぞれ、Γ\Gamma の小弧 ABAB および ACAC と、点 FF および GG で交わる。直線 DEDE と FGFG が平行であるか、または一致することを証明せよ。
ステップ 2/7: 最初の等距離を得る
ざっくり言うと

垂直二等分線により三角形 BFD は二等辺となり、外接円が対応する角を与える。

FB=FD,△BFD∼△JAD,JA=AD.FB=FD,\qquad \triangle BFD\sim\triangle JAD,\qquad JA=AD.
詳しい解説

F は BD の垂直二等分線上にあるので FB と FD は等しい。A,B,F,J は同一円周上にあり、A,D,B は一直線上にあるから、三角形 BFD の F の角は三角形 JAD の A の角に等しい。さらに二つの一直線上で両方の半直線を反転すれば D の角も等しい。よって二つの三角形は相似で、FB は JA に、FD は AD に対応する。FB と FD が等しいことから JA と AD が等しい。