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第6問

を満たす鋭角三角形 の内心を とする。 の内接円 は にそれぞれ で接する。 を通り に垂直な直線が 以外で と再び交わる点を とする。直線 が 以外で と再び交わる点を とする。三角形 と の外接円は 以外で再び で交わる。直線 と の交点が、 を通り に垂直な直線上にあることを証明せよ。 II ABCABC AB≠ACAB\ne AC ω\omega ABCABC BCBC CACA ABAB DD EE FF DD EFEF ω\omega RR DD ARAR ω\omega PP RR PCEPCE PBFPBF QQ PP DIDI PQPQ AA AIAI
ステップ 3/6: 第二交点の位置を定める
ざっくり言うと

二つの円により の角が等しくなる。 QQ

∠PQC=∠PEC=∠PED=∠PFD=∠PFB=∠PQB\angle PQC=\angle PEC=\angle PED=\angle PFD=\angle PFB=\angle PQB
詳しい解説

は同一円上にあるので である。接点と固定円の性質から 。また は同一円上なので 。従って であり、元の図形で は一直線上にある。同値に、像 は対応する直線 上にある。 P,C,E,QP,C,E,Q ∠PQC=∠PEC\angle PQC=\angle PEC ∠PEC=∠PED=∠PFD\angle PEC=\angle PED=\angle PFD P,B,F,QP,B,F,Q ∠PFD=∠PFB=∠PQB\angle PFD=\angle PFB=\angle PQB ∠PQC=∠PQB\angle PQC=\angle PQB B,Q,CB,Q,C Q′Q' B′C′B'C'