證明：如圖，設(shè)圓、圓，圓的半徑分別為、、。由條件知O、O₁、S三點(diǎn)共線及O、O₂、T三點(diǎn)共線，且OS＝OT＝，連結(jié)OS、OT、SN、NT、O₁M、O₁N、O₂M、O₂N、O₁O₂。

　　充分性：設(shè)S、N、T三點(diǎn)共線，則∠S＝∠T,又△O₁SN與△O₂NT均為等腰三角形,

　　∴∠S＝∠O₁NS，∠T＝∠O₂NT, ∴∠S＝∠O₂NT, ∠T＝∠O₁NS，

　　∴O₂N∥OS, O₁N∥OT,故四邊形OO₁NO₂為平行四邊形，由此知OO₁＝O₂N＝＝MO₂,

OO₂＝O₁N＝＝MO₁, ∴△O₁MO≌△O₂OM,從而有，由此得O₁O₂∥OM,又由于O₁O₂⊥MN，故0M⊥MN。

　　必要性：若0M⊥MN，又O₁O₂⊥MN，故O₁O₂∥OM，從而有，

　　設(shè)OM＝，由O₁M＝，O₁O＝－，O₂O＝－，O₂M＝，知△O₁MO與△O₂OM 的周長(zhǎng)都等于＋，記，由三角形面積的海倫公式，有

，

化簡(jiǎn)得（－）（－－）＝0，又已知≠，∴ ＝＋，故有

O₁O＝－＝＝O₂N，O₂O＝－＝＝O₁N，∴OO₁NO₂為平行四邊形，

∴∠O₁NT＋∠T＝180°，∠O₂NS＋∠S＝180°，又△O₁SN與△O₂NT均為等腰三角形，

∠T＝∠O₂NT，∠S＝∠O₁NS，∴∠O₁NO₂＋2∠S＝∠O₂NS＋∠S＝∠O₁NT＋∠T＝∠O₁NO₂＋2∠T，即∠S＝∠T，∴∠O₁NS＝∠O₂NT，故∠O₁NS＋∠O₁NO₂＋∠O₂NT＝∠SNO₂＋∠S＝180°，

∴S、N、T三點(diǎn)共線。

　　2、試問(wèn)：當(dāng)且僅當(dāng)實(shí)數(shù)滿足什么條件時(shí)，存在實(shí)數(shù)使得…（1）成立，其中為虛數(shù)單位，,證明你的結(jié)論。 （天津供題）

解：易知（1），

若存在實(shí)數(shù)使（2）成立，則，

由柯西不等式可得，如果，則由（2）可得

，從而與（3）矛盾。于是得，

反之，若（4）成立，有兩種情況

　　（i），則取，顯然（2）成立。

　�。╥i），記，從而不全為0，不妨設(shè)，取，

　　，，易知（2）也成立。

　　綜上可知，所求的條件為。

　　3、在100×25的長(zhǎng)方形表格中每一格填入一個(gè)非負(fù)實(shí)數(shù)，第行第列中填入的數(shù)為（如表1），然后將表1每列中的數(shù)按由大到小的次序從上到下重新排列為（如表2）。求最小的自然數(shù)，使得只要表1中填入的數(shù)滿足，則當(dāng)時(shí)，在表2中就能保證成立。 （命題組供題）

　　解：的最小值為97。

　�。�1）取

這時(shí)，滿足題設(shè)條件，重排后有

，

這時(shí)，故的最小值。

　�。�2）首先證明：表1中必有一行（設(shè)為第行）的所有數(shù)，必在重排后所得表2的前97行中都出現(xiàn)。

　　事實(shí)上，若上述結(jié)論不成立，則表1的每一行中至少有一個(gè)數(shù)不在表2的前97行中出現(xiàn)，即表2的前97行中至多共有表1中100×24＝2400個(gè)數(shù)，這與表2的前97行共有25×97＝2425個(gè)數(shù)矛盾。

其次，由重排要求知表之中每列的數(shù)從上到下是由大到小排列的，故當(dāng)時(shí)，

故當(dāng)時(shí)，，

　　綜合（1）、（2）知的最小值為97。