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但他很快找到了突破口。
“换个角度:风箏四边形本质上是两个等腰三角形共用底边。”
“设四点a,b,c,d,若a、c是肩点,则△abd和△cbd都是等腰三角形(ab=ad,cb=cd),且共用底边bd。”
“所以bd是ab和ad的中垂线,也是cb和cd的中垂线?不对,中垂线是直线……”
“实际上,由ab=ad,点a在bd的中垂线上;由cb=cd,点c在bd的中垂线上。
所以a、c都在bd的中垂线上,即ac⊥bd且bd中点在ac上?不,中垂线是垂直平分线……”
江辰感觉自己被绕进去了。
“妈的,几何题就是麻烦。”
他决定用解析几何暴力破解。
“建立坐標系,设点坐標,用距离公式表达条件,然后证明这些点共圆……”
“但这样计算量太大,而且『任意四点条件很难用解析式表达。”
江辰想了想,又换了个思路。
“用反证法:假设s不共圆,则存在四点不共圆,推出矛盾。”
“取不共圆的四点a,b,c,d,由条件它们构成风箏。
设a、c是肩点,则ab=ad且cb=cd,即a在bd的中垂线上,c也在bd的中垂线上,所以a、c关於bd中垂线对称?不对,只是都在同一条直线上……”
“等等,如果a、c都在bd的中垂线上,那么ac是bd的中垂线?那b、d关於ac对称,於是ab=ad,cb=cd自然成立……”
“所以只要a、c在bd的中垂线上,四边形abcd就是风箏。”
“那么问题转化为:如果任意四点都满足存在两点在另外两点连线的中垂线上,则所有点共圆。”
江辰眼睛越来越亮。
“这就是突破口!”
他提笔疾书:
“证明:假设s不共圆,则存在四点a,b,c,d不共圆。
不妨设a、b、c不共圆(因为四点不共圆则必有三点不共圆,再加一点)。”
“取第四点d,由条件a,b,c,d构成风箏。
分情况討论……”
三分钟,第二题搞定。
江辰看了眼时间:9:46。
两题,六分钟。
刘月站在江辰身后,已经麻了。
第二题,她作为出题组一员,知道这道题的难度……这是组合几何的经典难题,改编自一道imo预选题。
標准答案写了整整两页,用了复杂的分类討论和反证法。
而这个江辰……又三分钟搞定?
而且他的解法,比標准答案更简洁、更本质?
刘月感觉自己这几十年的数学白学了。
……
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