2021 AIME I 第 11 题
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11.
设 是一个圆内接四边形,满足 、、、。设 与 分别为从 与 向直线 所作垂线的垂足, 与 分别为从 与 向直线 所作垂线的垂足。 的周长为 ,其中 与 是互质正整数。求 。
Let be a cyclic quadrilateral with and Let and be the feet of the perpendiculars from and respectively, to line and let and be the feet of the perpendiculars from and respectively, to line The perimeter of is where and are relatively prime positive integers. Find
小提示:
设 为两条对角线的交点, 为它们之间的夹角;每个垂足满足 ,所以 与 相似,相似比为
With the diagonals’ intersection and the angle between them, each foot satisfies so is similar to with ratio
大提示:
求 :利用面积 ,其中 由托勒密定理求得,面积由婆罗摩笈多公式求得
Get from area using Ptolemy for and Brahmagupta for the area
解答:
设 ,并令 为两条对角线之间的锐角。因为 位于直线 上,其垂足 落在 上并满足 ;在 的两条射线中,它位于与射线 成锐角的一条;其他三个垂足同理。所以, 是 在以下变换下的像:将从 出发的每条射线旋转 到另一条对角线方向,并按 缩放。在 处的对应三角形相似,相似比为 ,因而 的每条边都是 倍的 对应边。故其周长为 。
由托勒密定理,。由婆罗摩笈多公式,取 ,面积为 。另一方面,面积也等于 ,所以 ,从而
周长为 ,且已经是最简分数,所以 。
Let and let be the acute angle between the diagonals. Since lies on line its foot on satisfies landing on the ray of making the acute angle with ray the same holds for all four feet. So is the image of under the map that rotates each ray from onto the other diagonal (through angle ) and scales by corresponding triangles at are similar with ratio and every side of is times the corresponding side of Hence the perimeter is
By Ptolemy, By Brahmagupta with the area is Since the area also equals we get so
The perimeter is which is in lowest terms, so
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