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第1题

设 ABCABC 为三角形,JJ 为对着顶点 AA 的旁心。旁切圆与边 BCBC 在 MM 处相切,并分别与直线 ABAB,ACAC 在 KK,LL 处相切。直线 LMLM 与 BJBJ 交于 FF,直线 KMKM 与 CJCJ 交于 GG。设 SS 为直线 AFAF 与 BCBC 的交点、TT 为直线 AGAG 与 BCBC 的交点。证明 MM 是 STST 的中点。
第 3/5 步:求直线交点得到 F 与 G
通俗地说

在齐次重心坐标下,过两点的直线与两直线的交点都只是三元组的叉积,提出一个非零公因式后,F 与 G 都化为非常简洁的坐标。

F=(a:a+c:−c),G=(a:−b:a+b)F=(a:a+c:-c),\quad G=(a:-b:a+b)
详细分析

通过齐次三元组的叉积写出直线 LMLM 与 BJBJ 的方程并求其交点(再作一次叉积),然后约去非零公因式 (s−b)(s−c)(s-b)(s-c),得到 F=LM∩BJ=(a:a+c:−c)F=LM\cap BJ=(a:a+c:-c)。对 G=KM∩CJG=KM\cap CJ 作对称计算(互换 B,CB,C 与 b,cb,c)得到 G=(a:−b:a+b)G=(a:-b:a+b);即 F=(a:a+c:−c),G=(a:−b:a+b)F=(a:a+c:-c),\quad G=(a:-b:a+b)。