2019 AIME II 第 13 题
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13.
正八边形 内接于面积为 的圆。点 在圆内,使得由 、 与圆的小弧 围成的区域面积为 ,而由 、 与圆的小弧 围成的区域面积为 。存在正整数 ,使得由 、 与圆的小弧 围成的区域面积等于 。求 。
Regular octagon is inscribed in a circle of area Point lies inside the circle so that the region bounded by and the minor arc of the circle has area while the region bounded by and the minor arc of the circle has area There is a positive integer such that the area of the region bounded by and the minor arc of the circle is equal to Find
答案:504
解答:
令 为圆心, 为边长, 为内切半径, 为从 指向弦 中点的单位向量。由 、 与圆弧围成的区域,是圆弓形加上三角形 。圆弓形面积等于 (扇形减去三角形 ),而以 为顶点的三角形面积等于 ,这里 表示点 到该弦的距离。相加得到
已知面积给出 ,以及 。法向量每条边旋转 ,所以 是 旋转 , 后的向量,而从 , 起第五步的 , 是 旋转 : 后的向量:
因此边 对应区域的面积为 ,所以 。
Let be the center, the side length, the apothem, and the unit vector from toward the midpoint of chord The region bounded by and the arc is the circular segment together with triangle The segment has area (sector minus triangle ), and the triangle at has area since is the distance from to the chord. Adding,
The given areas say and The normals rotate per side, so is rotated and five steps from is rotated Therefore
The region on side thus has area so
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