高中数学联赛模拟试题精选学数学系列第4套多少题

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发表于 2025-5-4 05:49:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
△                         A                         B                         C                              \triangle ABC                  △ABC 的外心为点                                    O                              O                  O, 外接圆为                                    Γ                              \Gamma                  Γ. 射线                                    A                         O                              AO                  AO,                                    B                         O                              BO                  BO,                                    C                         O                              CO                  CO 分别交                                    Γ                              \Gamma                  Γ 于点                                    D                              D                  D,                                    E                              E                  E,                                    F                              F                  F.                                    X                              X                  X 是                                    △                         A                         B                         C                              \triangle ABC                  △ABC 内部的一点. 射线                                    A                         X                              AX                  AX,                                    B                         X                              BX                  BX,                                    C                         X                              CX                  CX 分别交                                    Γ                              \Gamma                  Γ 于点                                              A                            1                                       A_1                  A1​,                                              B                            1                                       B_1                  B1​,                                              C                            1                                       C_1                  C1​. 射线                                    D                         X                              DX                  DX,                                    E                         X                              EX                  EX,                                    F                         X                              FX                  FX 分别与                                    Γ                              \Gamma                  Γ 交于                                              D                            1                                       D_1                  D1​,                                              E                            1                                       E_1                  E1​,                                              F                            1                                       F_1                  F1​. 求证: 三条直线                                              A                            1                                            D                            1                                       A_1D_1                  A1​D1​,                                              B                            1                                            E                            1                                       B_1E_1                  B1​E1​,                                              C                            1                                            F                            1                                       C_1F_1                  C1​F1​ 三线共点. (《高中数学联赛模拟试题精选》"学数学"系列第4套)

证实: 由角元形式的塞瓦定理, 只需证实:
                                                         sin                               ⁡                               ∠                                           C                                  1                                                      F                                  1                                                      D                                  1                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           C                                  1                                                      F                                  1                                                      E                                  1                                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           A                                  1                                                      D                                  1                                                      E                                  1                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           A                                  1                                                      D                                  1                                                      F                                  1                                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           B                                  1                                                      E                                  1                                                      F                                  1                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           B                                  1                                                      E                                  1                                                      D                                  1                                                       =                         1                              \frac{\sin \angle C_1F_1D_1}{\sin \angle C_1F_1E_1}\frac{\sin \angle A_1D_1E_1}{\sin \angle A_1D_1F_1}\frac{\sin \angle B_1E_1F_1}{\sin \angle B_1E_1D_1}=1                  sin∠C1​F1​E1​sin∠C1​F1​D1​​sin∠A1​D1​F1​sin∠A1​D1​E1​​sin∠B1​E1​D1​sin∠B1​E1​F1​​=1.
此中:
                                                         sin                               ⁡                               ∠                                           C                                  1                                                      F                                  1                                                      D                                  1                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           C                                  1                                                      F                                  1                                                      E                                  1                                                       =                                                          C                                  1                                                      D                                  1                                                                        C                                  1                                                      E                                  1                                                            \frac{\sin \angle C_1F_1D_1}{\sin \angle C_1F_1E_1}=\frac{C_1D_1}{C_1E_1}                  sin∠C1​F1​E1​sin∠C1​F1​D1​​=C1​E1​C1​D1​​,                                                         sin                               ⁡                               ∠                                           A                                  1                                                      D                                  1                                                      E                                  1                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           A                                  1                                                      D                                  1                                                      F                                  1                                                       =                                                          E                                  1                                                      A                                  1                                                                        A                                  1                                                      F                                  1                                                            \frac{\sin \angle A_1D_1E_1}{\sin \angle A_1D_1F_1}=\frac{E_1A_1}{A_1F_1}                  sin∠A1​D1​F1​sin∠A1​D1​E1​​=A1​F1​E1​A1​​,                                                         sin                               ⁡                               ∠                                           B                                  1                                                      E                                  1                                                      F                                  1                                                            sin                               ⁡                               ∠                                           B                                  1                                                      E                                  1                                                      D                                  1                                                       =                                                          F                                  1                                                      B                                  1                                                                        B                                  1                                                      D                                  1                                                            \frac{\sin \angle B_1E_1F_1}{\sin \angle B_1E_1D_1}=\frac{F_1B_1}{B_1D_1}                  sin∠B1​E1​D1​sin∠B1​E1​F1​​=B1​D1​F1​B1​​.
所以这等价于:
                                                                     C                                  1                                                      D                                  1                                                                        C                                  1                                                      E                                  1                                                                                        E                                  1                                                      A                                  1                                                                        A                                  1                                                      F                                  1                                                                                        F                                  1                                                      B                                  1                                                                        B                                  1                                                      D                                  1                                                       =                         1                              \frac{C_1D_1}{C_1E_1}\frac{E_1A_1}{A_1F_1}\frac{F_1B_1}{B_1D_1}=1                  C1​E1​C1​D1​​A1​F1​E1​A1​​B1​D1​F1​B1​​=1.
                                                                     C                                  1                                                      D                                  1                                                                        C                                  1                                                      E                                  1                                                       =                                              C                               D                                                                      D                                        1                                                  X                                                           C                                     X                                                                        C                               E                                                                      E                                        1                                                  X                                                           C                                     X                                                                   =                                              C                               D                                                 C                               E                                                                             D                                  1                                          X                                                             E                                  1                                          X                                                 \frac{C_1D_1}{C_1E_1}=\frac{CD \frac{D_1X}{CX}}{CE\frac{E_1X}{CX}}=\frac{CD}{CE}\frac{D_1X}{E_1X}                  C1​E1​C1​D1​​=CECXE1​X​CDCXD1​X​​=CECD​E1​XD1​X​.
类似地, 可求出:
                                                                     E                                  1                                                      A                                  1                                                                        A                                  1                                                      F                                  1                                                       =                                              A                               E                                                 A                               F                                                                             E                                  1                                          X                                                             F                                  1                                          X                                                 \frac{E_1A_1}{A_1F_1}=\frac{AE}{AF}\frac{E_1X}{F_1X}                  A1​F1​E1​A1​​=AFAE​F1​XE1​X​.
                                                                     F                                  1                                                      B                                  1                                                                        B                                  1                                                      D                                  1                                                       =                                              B                               F                                                 B                               D                                                                             F                                  1                                          X                                                             D                                  1                                          X                                                 \frac{F_1B_1}{B_1D_1}=\frac{BF}{BD}\frac{F_1X}{D_1X}                  B1​D1​F1​B1​​=BDBF​D1​XF1​X​.
三式相乘, 得:
                                                                     C                                  1                                                      D                                  1                                                                        C                                  1                                                      E                                  1                                                                                        E                                  1                                                      A                                  1                                                                        A                                  1                                                      F                                  1                                                                                        F                                  1                                                      B                                  1                                                                        B                                  1                                                      D                                  1                                                       =                                              C                               D                                                 C                               E                                                                 A                               E                                                 A                               F                                                                 B                               F                                                 B                               D                                            =                                              C                               D                                                 B                               D                                                                 B                               F                                                 A                               F                                                                 A                               E                                                 C                               E                                                 \frac{C_1D_1}{C_1E_1}\frac{E_1A_1}{A_1F_1}\frac{F_1B_1}{B_1D_1}=\frac{CD}{CE}\frac{AE}{AF}\frac{BF}{BD}=\frac{CD}{BD}\frac{BF}{AF}\frac{AE}{CE}                  C1​E1​C1​D1​​A1​F1​E1​A1​​B1​D1​F1​B1​​=CECD​AFAE​BDBF​=BDCD​AFBF​CEAE​.
由角元形式的塞瓦定理可知:
                                                         sin                               ⁡                               ∠                               C                               A                               D                                                 sin                               ⁡                               ∠                               B                               A                               D                                                                 sin                               ⁡                               ∠                               B                               C                               F                                                 sin                               ⁡                               ∠                               A                               C                               F                                                                 sin                               ⁡                               ∠                               A                               B                               E                                                 sin                               ⁡                               ∠                               C                               B                               E                                            =                         1                              \frac{\sin \angle CAD}{\sin \angle BAD}\frac{\sin \angle BCF}{\sin \angle ACF}\frac{\sin \angle ABE}{\sin \angle CBE}=1                  sin∠BADsin∠CAD​sin∠ACFsin∠BCF​sin∠CBEsin∠ABE​=1
此中:                                                         sin                               ⁡                               ∠                               C                               A                               D                                                 sin                               ⁡                               ∠                               B                               A                               D                                            =                                              C                               D                                                 B                               D                                                 \frac{\sin \angle CAD}{\sin \angle BAD}=\frac{CD}{BD}                  sin∠BADsin∠CAD​=BDCD​,                                                         sin                               ⁡                               ∠                               B                               C                               F                                                 sin                               ⁡                               ∠                               A                               C                               F                                            =                                              B                               F                                                 A                               F                                                 \frac{\sin \angle BCF}{\sin \angle ACF}=\frac{BF}{AF}                  sin∠ACFsin∠BCF​=AFBF​,                                                         sin                               ⁡                               ∠                               A                               B                               E                                                 sin                               ⁡                               ∠                               C                               B                               E                                            =                                              A                               E                                                 C                               E                                                 \frac{\sin \angle ABE}{\sin \angle CBE}=\frac{AE}{CE}                  sin∠CBEsin∠ABE​=CEAE​.
所以                                                         C                               D                                                 B                               D                                                                 B                               F                                                 A                               F                                                                 A                               E                                                 C                               E                                            =                         1                              \frac{CD}{BD}\frac{BF}{AF}\frac{AE}{CE}=1                  BDCD​AFBF​CEAE​=1.
证毕.
完稿时间: 2025年5月3日.

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