2014年伊朗国家队选拔赛第8题

DDD是三角形△ABC\triangle ABCABCBCBCBC上的一点.III,I1I_1I1I2I_2I2分别为三角形△ABC\triangle ABCABC,△ABD\triangle ABDABD△ACD\triangle ACDACD的内心.MMMNNN分别为三角形△ABC\triangle ABCABC的外接圆与三角形△IAI1\triangle IAI_1IAI1△IAI2\triangle IAI_2IAI2的外接圆的交点 (且M≠AM\neq AM=A,N≠AN\neq AN=A). 证明: 无论点DDD如何, 直线MNMNMN均经过固定点. (2014年伊朗国家队选拔赛第8题)

证明:

先证明∠AMI+∠ANI=π2\angle AMI+\angle ANI=\frac{\pi}{2}AMI+ANI=2π. (略)

AIAIAI(ABC)(ABC)(ABC)于点YYY,XXXYYY的对径点,A′A'AAAA的对径点. 延长XIXIXI(ABC)(ABC)(ABC)于点SSS, 延长A′IA'IAI(ABC)(ABC)(ABC)于点LLL. 设ASASASLYLYLY于点KKK. 分别延长MIMIMI,NININI(ABC)(ABC)(ABC)于点M′M'M,N′N'N.

下面证明MNMNMN恒过定点KKK.

∠M′YN′=∠M′YI+∠N′YI=∠AMI+∠ANI=π2\angle M'YN' = \angle M'YI+\angle N'YI = \angle AMI+\angle ANI = \frac{\pi}{2}MYN=MYI+NYI=AMI+ANI=2π.M′N′M'N'MN(ABC)(ABC)(ABC)的直径.

由于M′N′M'N'MN,XYXYXY,AA′AA'AA共点于OOO, 由迪沙格定理,MNMNMN,ASASAS,LYLYLY共点. 显然所共的点是KKK. 证毕.