2015 AMC 10B 第 19 题

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19.

在 △ABC\triangle{ABC} 中,∠C=90∘\angle{C} = 90^{\circ},且 AB=12AB = 12。在三角形外侧作正方形 ABXYABXY 和 ACWZACWZ。点 XX,YY,ZZ 与 WW 共圆。求该三角形的周长。
In △ABC,\triangle{ABC}, ∠C=90∘\angle{C} = 90^{\circ} and AB=12.AB = 12. Squares ABXYABXY and ACWZACWZ are constructed outside of the triangle. The points X,X, Y,Y, Z,Z, and WW lie on a circle. What is the perimeter of the triangle?
12+9312+9\sqrt{3}
18+6318+6\sqrt{3}
12+12212+12\sqrt{2}
3030
3232
答案:C
知识点:外接圆、外心与外接圆半径直角三角形垂直平分线
小提示:
该圆圆心也是直角三角形的外心。
The circle center is the circumcenter of the right triangle
大提示:
把外心放在斜边中点。
Put the circumcenter at the midpoint of the hypotenuse
解答:
过 X,Y,Z,WX,Y,Z,W 的圆心在 XYXY 和 ZWZW 的垂直平分线上,也就是在 ABAB 和 ACAC 的垂直平分线上,所以同一点也是直角三角形 ABCABC 的外心。
因此圆心是斜边中点 OO,其中斜边为 ABAB,所以 OA=OB=OC=6OA=OB=OC=6。令 a=12BCa=\frac12BC、b=12CAb=\frac12CA,则 a2+b2=62a^2+b^2=6^2。
由 ABAB 上的正方形可得 OX2=62+122=180OX^2=6^2+12^2=180。由 ACAC 上的正方形可知,对应半径也给出 OW2=b2+(a+2b)2OW^2=b^2+(a+2b)^2。因此 b2+(a+2b)2=180。b^2+(a+2b)^2=180\text{。} 从这个方程减去 a2+b2=36a^2+b^2=36,得到 b(a+b)=36b(a+b)=36。但同样有 a2+b2=36a^2+b^2=36,所以 ab=a2ab=a^2。由于 a>0a>0,得到 a=b=32a=b=3\sqrt{2}。
于是 AC=BC=62AC=BC=6\sqrt{2},所以周长为 12+12212+12\sqrt{2}。
所以正确答案是 C。
The center of the circle through X,Y,Z,WX,Y,Z,W lies on the perpendicular bisectors of XYXY and ZWZW. These are also the perpendicular bisectors of ABAB and ACAC, so the same point is the circumcenter of right triangle ABCABC.
Therefore the center is the midpoint OO of hypotenuse ABAB, so OA=OB=OC=6OA=OB=OC=6. Let a=12BCa=\frac12BC and b=12CAb=\frac12CA. Then a2+b2=62a^2+b^2=6^2.
From the square on ABAB, OX2=62+122=180OX^2=6^2+12^2=180. From the square on ACAC, the corresponding radius also gives OW2=b2+(a+2b)2OW^2=b^2+(a+2b)^2. Hence b2+(a+2b)2=180.b^2+(a+2b)^2=180. Subtracting a2+b2=36a^2+b^2=36 from this equation gives b(a+b)=36b(a+b)=36. But a2+b2=36a^2+b^2=36 as well, so ab=a2ab=a^2. Since a>0a>0, we get a=b=32a=b=3\sqrt{2}.
Thus AC=BC=62AC=BC=6\sqrt{2}, and the perimeter is 12+12212+12\sqrt{2}.
Thus, the correct answer is C.
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