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第1题

设 ABCABC 是满足 AB≠ACAB\ne AC 的锐角三角形。以 BCBC 为直径的圆与边 ABAB、ACAC 分别交于 MM、NN。设 OO 为边 BCBC 的中点。角 ∠BAC\angle BAC 与角 ∠MON\angle MON 的平分线交于 RR。证明三角形 BMRBMR 与 CNRCNR 的外接圆在边 BCBC 上有一个公共点。
第 4/4 步:证明 BCBC 上存在公共点
通俗地说

有向角等式使两圆与 BCBC 的第二交点重合。

angleCNR+angleRMB=180circimpliesextthecircles(CNR)extand(BMR)extmeetagainonBCangle CNR+angle RMB=180^circimplies ext{the circles }(CNR) ext{ \quad\text{and}\quad }(BMR) ext{ meet again on }BC
详细分析

设 (CNR)(CNR) 与 BCBC 的第二交点为 KK。记 ∠ACB=a\angle ACB=a、∠CBA=b\angle CBA=b、∠ONR=∠RMO=k\angle ONR=\angle RMO=k。由圆内接四边形 AMRNAMRN 与 RR、 MNMN 及 ARAR 平分 ∠A\angle A,得 ∠RMN=90∘−a2−b2\angle RMN=90^\circ-\frac a2-\frac b2。另一方面在 MM 处追角得 ∠RMN=180∘−a−b−k\angle RMN=180^\circ-a-b-k,所以 a+b+2k=180∘a+b+2k=180^\circ。又 ∠CNR=a+k\angle CNR=a+k、∠RMB=b+k\angle RMB=b+k,从而 ∠CNR+∠RMB=180∘\angle CNR+\angle RMB=180^\circ。因此 KK 也在 (BMR)(BMR) 上,故两圆在 BCBC 上有公共点。