1983 AIME 第 15 题
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15.
所附图形显示了圆内两条相交的弦,其中 位于劣弧 上。设圆的半径为 ,,并且 被 平分。再设 是从 出发且被 平分的唯一弦。由此可知劣弧 所对圆心角的正弦是一个有理数。若将这个数写成最简分数 ,求乘积 。
The adjoining figure shows two intersecting chords in a circle, with on minor arc Suppose that the radius of the circle is that and that is bisected by Suppose further that is the only chord starting at which is bisected by It follows that the sine of the minor arc is a rational number. If this fraction is expressed as a fraction in lowest terms, what is the product
小提示:
所有从 出发的弦的中点,都位于以 与圆心的连线为直径的圆上
The midpoints of all chords from lie on the circle with diameter joining to the center
大提示:
唯一性说明 在 的中点处与该中点圆相切
Uniqueness makes tangent to that midpoint circle at the midpoint of
解答:
设 为 的中点。令 、、,并设圆心为 。则 。所有从 出发的弦的中点组成一个圆,其圆心为 ,半径为 。因为 是唯一一条被直线 平分的这种弦,所以该直线在 处与中点圆相切。
因此, 的一个单位方向向量可取为 ,它与 垂直。令 、,其中 。则 ,而相交弦定理给出 。把这条直线代入原圆方程,还可得 因此 所以 。其根为 和 ,但 。因此 ,且 。
取 、、,使端点 位于劣弧 上。则 劣弧 所对圆心角的正弦,等于这两个半径向量行列式的绝对值除以 ,即 因此 。
Let be the midpoint of Put and let the circle’s center be Then The midpoints of all chords starting at form the circle with center and radius Because is the only such chord bisected by the line that line is tangent to the midpoint circle at
Hence a unit direction vector for may be taken as perpendicular to Write and where Then and intersecting chords give Substituting the line into the original circle also gives Therefore so Its roots are and but Thus and
Choose and for the endpoint on minor arc Then The sine of the central angle subtending minor arc is the absolute determinant of these radius vectors divided by namely Hence
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