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
答案:75
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
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