2020 AIME II 第 13 题
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13.
凸五边形 的边长为 、、。此外,该五边形有一个内切圆 (与五边形每条边都相切的圆)。求 的面积。
Convex pentagon has side lengths and Moreover, the pentagon has an inscribed circle (a circle tangent to each side of the pentagon). Find the area of
答案:60
解答:
设从 到内切圆的切线段长分别为 。则 、、、、。中间的方程给出 、,所以 ;结合 与 ,得到 、、。若 为内切圆半径,则切线段长为 的顶点处内角满足 ,且半角之和是 的一半:
令 ,。则 ,并且由于 ,得到 。 令 , 恒等式 变为 ,代入 并清分母得 所以 或 。当 时,每个半角都远小于 ,半角和远不足 ;所以这个根是增根。因此 。
半周长为 ,所以面积为 。
Let the tangent lengths from to the incircle be Then and The middle equations give and so with and this yields If is the inradius, the interior angle at a vertex with tangent length satisfies and the half-angles sum to half of
Let and Then and since we get With the identity becomes and substituting and clearing denominators gives so or For every half-angle is well under so the half-angle sum falls far short of this root is extraneous. Hence
The semiperimeter is so the area is
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