1987 AIME 第 9 题

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9.

三角形 ABCABCBB 处为直角,内部有一点 PP,满足 PA=10PA=10PB=6PB=6,且 APB=BPC=CPA\angle APB=\angle BPC=\angle CPA。求 PCPC

Triangle ABCABC has a right angle at BB and contains a point PP for which PA=10,PA=10, PB=6,PB=6, and APB=BPC=CPA.\angle APB=\angle BPC=\angle CPA. Find PC.PC.

答案:33
知识点:向量直角三角形
难度评级:2380
小提示:

PP 周围三个相等的角都为 120120^\circ

The three equal angles around PP are each 120120^\circ

大提示:

使用从 PP 出发的向量,并将 BB 处的直角转化为点积条件

Use vectors from PP and translate the right angle at BB into a dot product

解答:

a\mathbf ab\mathbf bc\mathbf c 分别为从 PP 指向 AABBCC 的向量,并令 c=x|\mathbf c|=x。它们两两夹角均为 120120^\circ,所以 ab=30\mathbf a\cdot\mathbf b=-30bc=3x\mathbf b\cdot\mathbf c=-3x,且 ac=5x\mathbf a\cdot\mathbf c=-5x。因为 ABBCAB\perp BC

(ab)(cb)=0(\mathbf a-\mathbf b)\cdot(\mathbf c-\mathbf b)=0。展开得 5x+30+3x+36=0-5x+30+3x+36=0,所以 x=33x=33

Let a,\mathbf a, b,\mathbf b, and c\mathbf c be the vectors from PP to A,A, B,B, C,C, and put c=x.|\mathbf c|=x. Their pairwise angles are 120,120^\circ, so ab=30,\mathbf a\cdot\mathbf b=-30, bc=3x,\mathbf b\cdot\mathbf c=-3x, and ac=5x.\mathbf a\cdot\mathbf c=-5x. Since ABBC,AB\perp BC,

(ab)(cb)=0.(\mathbf a-\mathbf b)\cdot(\mathbf c-\mathbf b)=0. Expanding gives 5x+30+3x+36=0,-5x+30+3x+36=0, so x=33.x=33.

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