2016 AIME II 第 14 题
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14.
等边三角形 的边长为 。点 与 在 所在平面外,并位于该平面的相对两侧。此外,,且 ,并且 所在平面与 所在平面形成 的二面角(两个平面之间的角)。存在一点 ,它到 、、、、 的距离都为 。求 。
Equilateral has side length Points and lie outside the plane of and are on opposite sides of the plane. Furthermore, and and the planes of and form a dihedral angle (the angle between the two planes). There is a point whose distance from each of and is Find
答案:450
解答:
因为 且 ,点 与 都在过 的中心 且垂直于其平面的直线上,并位于两侧。任意到 、、 等距的点也在这条直线上,所以 在这条直线上;又 ,所以 是 的中点,且 。令 为 的中点,并设 ;则 ,。因为 且 ,二面角为 ;设 、,于是 。
直角三角形 与 给出 和 ,所以 因为 ,点 在以 为直径的圆上,所以 ,且 是从 到斜边 的高的垂足。因此 ,得到 。
由正切加法公式, ,所以 。于是 ,因此 。
Since and both and lie on the line through the center of perpendicular to its plane, on opposite sides. Any point equidistant from also lies on that line, so is on it, and makes the midpoint of with Let be the midpoint of and then and Since and the dihedral angle is write and so
Right triangles and give and so Since point lies on the circle with diameter so and is the foot of the altitude from to the hypotenuse Thus which gives
By the tangent addition formula, so Then so
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