2023 AIME I 第 12 题
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12.
设 是边长为 的等边三角形。点 、、 分别在 、、 上,且 、、。点 在 内部,并满足 求 。
Let be an equilateral triangle with side length Points and lie on and respectively, with and Point inside has the property that Find
小提示:
把从 、、 到 的每个向量分解成沿边方向的分量和到该边的距离;沿边分量等于距离乘以 。
Decompose each vector from to into a part along the side and the distance to that side; the along-part equals the distance times
大提示:
把三个关系相加:方向 、、 的单位向量和为零,而三个距离之和等于高(维维亚尼定理)。
Add the three relations: the unit directions sum to zero, and the three distances sum to the height (Viviani).
解答:
设 、、,则 、,且 。令公共角为 ,并令 分别为方向 、、 的单位向量,也就是从 指向 、从 指向 、从 指向 的方向。把 分解为沿 的分量和垂直于边 的分量,后者长度为 到直线 的距离 。角度条件给出 ;同理 ,且 。
现在把三个关系相加。因为 (三角形的有向边首尾相接), 项会消去;并且由 Viviani 定理, 等于高 。取 、、以及 可得 、,且 ,所以
因此 ,所以 。
Place so that and Let be the common angle and let be the unit vectors in the directions — the directions from toward from toward and from toward Splitting into its component along and its component perpendicular to side whose length is the distance from to line the angle condition gives similarly and
Now add all three relations. Since (the directed sides of a triangle close up), drops out, and by Viviani’s theorem equals the height With and we get and so
Hence so
其他年份的第 12 题
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