2022 AIME II 第 11 题
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11.
设 是一个凸四边形,满足 、、,且锐角 与 的角平分线相交于 的中点。求 面积的平方。
Let be a convex quadrilateral with and such that the bisectors of acute angles and intersect at the midpoint of Find the square of the area of
小提示:
将 关于从 出发的角平分线反射,并将 关于从 出发的角平分线反射:两个像都落在 上
Reflect over the bisector from and over the bisector from both reflections land on
大提示:
因为 ,所以中点 到两个反射像的距离相等,而这两个像在 上,分别距 为 、距 为
Since the midpoint is equidistant from the two reflections, which lie on at distances from and from
解答:
取 、,且 在坐标轴上方,并设 为 的中点。将 关于角平分线 反射,会把射线 变到射线 ,所以 映到 ,将 关于角平分线 反射,得到 。因为 在两条镜像线之上,,所以 到 与 等距,从而 ,其中 。
记 、,于是 且 。则 ,,而中点条件在 坐标上给出 。代入 和 ,清除分母后得到 ,所以 。(此时 坐标条件也自动满足: 。)
现在 、、、,所以 ,。对 使用鞋带公式,面积为 ,其平方为 。
Place and with above the axis, and let be the midpoint of Reflecting over the bisector line carries ray to ray so maps to and reflecting over the bisector gives Since lies on both mirror lines, so is equidistant from and and hence for some
Write and so and Then and and the midpoint condition on the -coordinates reads Substituting and and clearing denominators gives so (The -coordinate condition is then satisfied automatically: )
Now so and The shoelace formula on gives area whose square is
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