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[几何] 2015年 击倒中国奥数队的几何题应该怎么解

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isee posted 2015-9-8 19:09 |Read mode
“在锐角三角形ABC中,AB>AC.设Γ是它的外接圆,H是它的垂心,F是由顶点A处所引高的垂足.M是边BC的中点.Q是Γ上一点,使得∠HQA=90°,K是Γ上一点,使得∠HKQ=90°.已知点A,B,C,K,Q互不相同,且按此顺序排列在Γ上.

证明:三角形KQH的外接圆和三角形FKM的外接圆相切.”
snap.png

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乌贼 posted 2025-7-5 03:41
Last edited by 乌贼 2025-7-5 11:46链接:zhihu.com/question/33072773    看不懂1
法一:证明图中$ \angle GKF=\angle GFK=\angle DKF $即$ GDK $三点共线即可
如图: 1.png
    $ G $为$ \triangle MFK $外接圆圆心,$ AF $交圆$ O $于$ E $,$ D $为$ HQ $中点(即为$ \triangle HKQ $外接圆圆心),$ BC $交$ \triangle EFK $外接圆与$ P $.。
第一步:证明$ MHQ $三点共线(略)
第二步:证明$ MHKP $四点共圆
    由$ EFKP $四点共圆,$ BP $为$ EH $垂直平分线。有
\[  \edr\angle AEK+\angle FKE=&\angle AFK=\angle EPK\\\angle EKF=&\angle EPF \\\angle EPF=&\angle HPF\endedr\riff \angle FPK=\angle AEK=\angle ACK=180\du-\angle AQK=90\du -\angle KQH=\angle KHQ \]得$ MHKP $四点共圆
第三步:看图知\[  \angle GKF=\angle GFK=\angle DKF=\angle 1+\angle 2+\angle 3 \]
法二:证明图中$ DK $为两相切圆的公切线即可(受链接启发)
    如图: 2.png
如图:
    $ AN $为圆$ O $的直径,$ D $为$ HQ $的中点(即为$ \triangle HKQ $外接圆圆心),$ AF $交圆$ O $于$ E $,$ P $为$ NE $与$ QK $交点,$ HP $交$ FC $(或其延长线)于$ G $。
第一步:证明$ QHMN $四点共线(略)
第二步:证明$ HP\perp NQ $
     由 $ AN $为圆$ O $的直径得\[ \angle HEP=\angle HKP \]即$ HEPK $四点共圆,有\[ \angle QNE+\angle EPH=\angle EKP+\angle EKH=90\du \riff\angle PHN=90\du \riff HP\perp NQ \]
第三步:证明$ GK $为公切线
      易证$ HF=EF $,由\[ NE\px BC\riff HG=KG=PG\riff\triangle DHG\cong \triangle DKG\riff\angle DKG=90\du \]又\[ \triangle GHF\sim \triangle GMH\riff GK^2=GH^2=GF\cdot GM \]由圆切割线定理知$ GK $即为$ \triangle MFK $外接圆切线
   综上$ GK $均为$ \triangle MFK $及$ \triangle HQK $两外接圆的公切线。

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