马赫迪和莫特扎各画了一个圆内接 $93$ 边形,分别记作 $A:A_1A_2\cdots A_{93},B:B_1B_2\cdots B_{93}$.已知 $A_iA_{i+1}\parallel B_iB_{i+1}(1\leqslant i\leqslant 93,A_{94} = A_1,B_{94}=B_1)$.证明:$\dfrac{A_iA_{i+1}}{B_iB_{i+1}}$ 为一个与 $i$ 无关的常数.
【难度】
【出处】
2014年第一届伊朗几何奥林匹克
【标注】
  • 知识点
    >
    平面几何
【答案】
【解析】
作与 $93$ 边形 $B$ 相似的 $93$ 边形,使之内接于 $93$ 边形 $A$ 的外接圆.于是,新作的 $93$ 边形与 $93$ 边形 $B$ 的对应边之比为某个常数 $c$.
从而,只需证明两个内接于同一圆的 $ 93 $ 边形满足题目的条件即可.
记这两个 $93$ 边形分别为 $A_1A_2\cdots A_{93},C_1C_2\cdots C_{93}$.
因为 $A_1A_2 \parallel C_1C_2$,所以,$\overparen{A_1C_1}=\overparen{A_2C_2}$,但方向相反.
事实上,对任意的 $i(1\leqslant i\leqslant 93)$,均有 $\overparen{A_iC_i}=\overparen{A_{i+1}C_{i+1}}(\overparen{A_{94}C_{94}}=\overparen{A_1C_1})$ 且方向相反.
从而,得到 $\overparen{A_1C_1}$ 与 $\overparen{A_1C_1}$ 方向相反.
这表明,$\overparen{A_1C_1}= 0^\circ$ 或 $180^\circ$,即两个 $ 93$ 边形要么重合,要么关于圆心中心对称.
显然,$\dfrac{A_iA_{i+1}}{C_iC_{i+1}}=1$.
因此,$\dfrac{A_iA_{i+1}}{B_iB_{i+1}}=c$(常数).
答案 解析 备注
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