2019CMOP2

这道题是2019年中国数学奥林匹克(CMO)第一天第二题,个人认为难度适中,但结论很漂亮,图形较为对称。有很多人对此题做出了解答,直到2022年,都一直有人在提供新的方法。以下是我的方法与思路。
我的解答方法与思路
第一步 梳理题目
A、B、C容易得出。AD是角平分线,D这点又和AB、AC作出两个外接圆,此时这个D点可能就是题目的重点了。接下来PQ、PR切两个外接圆,这两条切线暂不确定有何作用,但至少可以看到A、D、B、Q和A、D、C、R两个四点共圆。接下来这个交点K比较难以捉摸。但接下来作过K的平行线又给了这题极大的发挥空间。平行线交于E、L、F,这三点也比较难以挖掘它们的性质,最后要证的是EL=FK这个有意思的结论。
对于整体框架来看,这题很对称,图很美观,结论也是对称的,知道一个结论就能同理得到另一边的结论。
第二步 整理思路
既然E、L、K、F四点暂时较难处理,那我们就暂且放下,先看看其它部分,能不能发现一些结论。


化简后的题目可以从等角或四点共圆入手。并由于没有发现可以直接突破的等角,于是我们考虑从四点共圆入手。我们已知两个四点共圆,并且是对称的。我们很容易能想到B、C、P、Q四点共圆。那么共圆之后呢?
为了尽快解决这三个圆的大麻烦,可以想到根心定理。

这下这道题就简单多了,因为圆的部分全都消去了,只剩下了直线部分,自然就简单了。更好的是,题目中给出了平行线,所以这就是个初中学的很常规的平行线导比问题,运用线束模型一通导比猛如虎,直接证出!

但是此时我们回头看一下,我们证明四点共圆是为了用根心定理证明三线共点,那么我们能不能直接证明三线共点呢?证明三线共点,我们可以使用同一法。假设QB、AD交于X1,RC、AD交于X2,只要证出X1=X2,就可以证出QB、RC、AD三线共点。这个重合可以通过等比得到。此时可以选用面积法,结合根轴的等幂性质和内角平分线定理,导比得出答案。
最后,完整过程如下。

总结一下,这题大部分人都能直接看出B、C、Q、R四点共圆,CMO的选手应该也不难想到根心定理得到三线共点,这是一种做题方式。我个人选择的是通过同一法直接得到三线共点。其实是大同小异的,但也算是提供一种新的思路。