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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 4/6: 対蹠点と平行四辺形を使う
ざっくり言うと

接点の対蹠点から を通る隠れた直線が現れる。 PP

P,A,G are collinear,M=center⁡(DCAB)P,A,G\text{ are collinear},\qquad M=\operatorname{center}(DCAB)
詳しい解説

上で の対蹠点を とする。 が定める調和四辺形を から射影すると は一直線上にある。平行四辺形 の中心を とすると、 は の中点であり である。直径 の円は を通る。これは および による。 GG DD ω\omega E,F,P,RE,F,P,R GG P,A,GP,A,G MM DCABDCAB MM BCBC MIMI AGAG DADA PP TT ∠DPA=90∘\angle DPA=90^\circ DT⊥ATDT\perp AT