1958 AMC 12 第 48 题

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48.

圆心为 OO 的圆的直径 AB‾\overline{AB} 长 1010 个单位。点 CC 在 AB‾\overline{AB} 上,距 AA 为 44 个单位;点 DD 在 AB‾\overline{AB} 上,距 BB 为 44 个单位。PP 是圆上任意一点。则从 CC 经 PP 到 DD 的折线路径:

Diameter AB‾\overline{AB} of a circle with center OO is 1010 units. CC is a point 44 units from A,A, and on AB‾.\overline{AB}. DD is a point 44 units from B,B, and on AB‾.\overline{AB}. PP is any point on the circle. Then the broken-line path from CC to PP to D:D:

对 PP 的所有位置长度都相同

has the same length for all positions of PP

对 PP 的所有位置都超过 1010 个单位

exceeds 1010 units for all positions of PP

不可能超过 1010 个单位

cannot exceed 1010 units

当 CPDCPD 为直角三角形时最短

is shortest when CPDCPD is a right triangle

当 PP 到 CC 和 DD 等距时最长

is longest when PP is equidistant from CC and DD

答案:E
知识点:圆距离公式最优化对称性
难度评级:1990
小提示:

将圆心置于原点、直径置于 xx 轴,使 C=(−1,0)C=(-1,0) 且 D=(1,0)D=(1,0)

Place the center at the origin and the diameter on the xx-axis, so C=(−1,0)C=(-1,0) and D=(1,0)D=(1,0)

大提示:

对圆上的 P=(u,v)P=(u,v),比较 CP2=26+2uCP^2=26+2u 和 DP2=26−2uDP^2=26-2u

For P=(u,v)P=(u,v) on the circle, compare CP2=26+2uCP^2=26+2u and DP2=26−2uDP^2=26-2u

解答:

取 O=(0,0)O=(0,0)、C=(−1,0)C=(-1,0)、D=(1,0)D=(1,0),以及满足 u2+v2=25u^2+v^2=25 的 P=(u,v)P=(u,v)。则 CP2=26+2u,DP2=26−2u。 \begin{aligned} CP^2&=26+2u,\\ DP^2&=26-2u \end{aligned}\text{。}因此 (CP+DP)2=52+2676−4u2。 \begin{aligned} (CP+DP)^2 &=52\\ &\quad+2\sqrt{676-4u^2} \end{aligned}\text{。}当 u=0u=0 时该式最大,此时恰有 CP=DPCP=DP。

所以正确答案为 E。

Place O=(0,0),O=(0,0), C=(−1,0),C=(-1,0), D=(1,0),D=(1,0), and P=(u,v)P=(u,v) with u2+v2=25.u^2+v^2=25. Then CP2=26+2u,DP2=26−2u. \begin{aligned} CP^2&=26+2u,\\ DP^2&=26-2u. \end{aligned} Therefore (CP+DP)2=52+2676−4u2. \begin{aligned} (CP+DP)^2 &=52\\ &\quad+2\sqrt{676-4u^2}. \end{aligned} This is largest when u=0,u=0, exactly when CP=DP.CP=DP.

Therefore, the correct answer is E.

第 47 题#47
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