2015 AMC 10A 第 19 题

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19.

等腰直角三角形 ABCABC 在 CC 处为直角,面积为 12.512.5。三等分 ∠ACB\angle ACB 的两条射线与 ABAB 相交于 DD 和 EE。求 △CDE\triangle CDE 的面积。
The isosceles right triangle ABCABC has right angle at CC and area 12.5.12.5. The rays trisecting ∠ACB\angle ACB intersect ABAB at DD and E.E. What is the area of △CDE?\triangle CDE?
523\dfrac{5\sqrt{2}}{3}
503−754\dfrac{50\sqrt{3}-75}{4}
1538\dfrac{15\sqrt{3}}{8}
50−2532\dfrac{50-25\sqrt{3}}{2}
256\dfrac{25}{6}
答案:D
知识点:特殊直角三角形面积分割三角形面积
小提示:
使用 30∘30^\circ 的三等分线,并减去两个全等的角上三角形。
Use the 30∘30^\circ trisector and subtract two congruent corner triangles
大提示:
若 AC=BC=5AC=BC=5,求 △ACD\triangle ACD 的高。
If AC=BC=5AC=BC=5, find the height of △ACD\triangle ACD
解答:
因为 △ABC\triangle ABC 是面积为 12.512.5 的等腰直角三角形,所以两条直角边长为 55;三等分线给出 ∠ACD=30∘\angle ACD=30^\circ 和 ∠BCE=30∘\angle BCE=30^\circ,并且 △ACD\triangle ACD 与 △BCE\triangle BCE 的面积相等。
从 DD 向 ACAC 作垂线,垂足为 FF。因为 DD 在 ABAB 上且 ∠A=45∘\angle A=45^\circ,所以 △AFD\triangle AFD 是等腰直角三角形。设 AF=DF=hAF=DF=h,则 CF=5−hCF=5-h。由 30∘30^\circ 直角三角形关系, CFDF=3。\frac{CF}{DF}=\sqrt{3}\text{。} 因此 5−h=h35-h=h\sqrt{3},所以 h=51+3=53−52h=\frac{5}{1+\sqrt{3}}=\frac{5\sqrt{3}-5}{2}。
因此 [ACD]=12⋅5⋅h=253−254。 \begin{aligned} &[ACD]=\frac12\cdot 5\cdot h \\ &=\frac{25\sqrt{3}-25}{4} \end{aligned}\text{。} 从 △ABC\triangle ABC 的面积中减去两个全等的角上三角形,得到 [CDE]=252−2⋅253−254=50−2532。 \begin{aligned} &[CDE]=\frac{25}{2} \\ &\quad {}-2\cdot\frac{25\sqrt{3}-25}{4} \\ &=\frac{50-25\sqrt{3}}{2} \end{aligned}\text{。}
所以正确答案是 D。
Since △ABC\triangle ABC is isosceles right with area 12.512.5, its legs have length 55. The trisectors make ∠ACD=30∘\angle ACD=30^\circ and ∠BCE=30∘\angle BCE=30^\circ, so △ACD\triangle ACD and △BCE\triangle BCE have equal area.
Drop a perpendicular from DD to AC,AC, with foot F.F. Since DD lies on ABAB and ∠A=45∘,\angle A=45^\circ, △AFD\triangle AFD is isosceles right. Let AF=DF=h.AF=DF=h. Then CF=5−h,CF=5-h, and the 30∘30^\circ angle gives CFDF=3.\frac{CF}{DF}=\sqrt{3}. Thus 5−h=h35-h=h\sqrt{3}, so h=51+3=53−52h=\frac{5}{1+\sqrt{3}}=\frac{5\sqrt{3}-5}{2}.
Therefore [ACD]=12⋅5⋅h=253−254. \begin{aligned} &[ACD]=\frac12\cdot 5\cdot h \\ &=\frac{25\sqrt{3}-25}{4}. \end{aligned} Subtracting the two congruent corner triangles from △ABC\triangle ABC, [CDE]=252−2⋅253−254=50−2532. \begin{aligned} &[CDE]=\frac{25}{2} \\ &\quad {}-2\cdot\frac{25\sqrt{3}-25}{4} \\ &=\frac{50-25\sqrt{3}}{2}. \end{aligned}
Thus, D is the correct answer.
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