Olimpiada Internacional de Matemáticas 2016 Problema 3

Sean $B = (-1, 0)$ y $C = (1, 0)$ puntos fijos en el plano coordenado. Se dice que un subconjunto no vacío y acotado $S$ del plano es bueno si $\text{(i)}$ existe un punto $T$ en $S$ tal que para cada punto $Q$ en $S$, el segmento $TQ$ se encuentra completamente en $S$; y $\text{(ii)}$ para cualquier triángulo $P_1P_2P_3$, existe un punto único $A$ en $S$ y una permutación $\sigma$ de los índices $\{1, 2, 3\}$ para los cuales los triángulos $ABC$ y $P_{\sigma(1)}P_{\sigma(2)}P_{\sigma(3)}$ son similares. Demuestre que existen dos subconjuntos buenos distintos $S$ y $S'$ del conjunto $\{(x, y) : x \geq 0, y \geq 0\}$ tales que si $A \in S$ y $A' \in S'$ son las elecciones únicas de puntos en $\text{(ii)}$, entonces el producto $BA \cdot BA'$ es una constante independiente del triángulo $P_1P_2P_3$.

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Kevin (AI)

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