2014 AMC 12A 第 12 题

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12.

两个圆交于点 AA 和 BB。小弧 ABAB 在其中一个圆上为 30∘30^\circ,在另一个圆上为 60∘60^\circ。大圆面积与小圆面积之比是多少?

Two circles intersect at points AA and B.B. The minor arcs ABAB measure 30∘30^\circ on one circle and 60∘60^\circ on the other circle. What is the ratio of the area of the larger circle to the area of the smaller circle?

22

1+31+\sqrt3

33

2+32+\sqrt3

44

答案:D
知识点:弦三角学面积比
难度评级:1630
小提示:

公共弦 ABAB 在一个圆中等于 2Rsin⁡15∘2R\sin15^\circ,在另一个圆中等于 2rsin⁡30∘2r\sin30^\circ。

The common chord ABAB equals 2Rsin⁡15∘2R\sin15^\circ in one circle and 2rsin⁡30∘2r\sin30^\circ in the other

大提示:

面积比为 (Rr)2=14sin⁡215∘\left(\dfrac{R}{r}\right)^2=\dfrac{1}{4\sin^2 15^\circ},且 4sin⁡215∘=2−34\sin^2 15^\circ=2-\sqrt3。

The area ratio is (Rr)2=14sin⁡215∘\left(\dfrac{R}{r}\right)^2=\dfrac{1}{4\sin^2 15^\circ}, and 4sin⁡215∘=2−34\sin^2 15^\circ=2-\sqrt3

解答:

设对应 30∘30^\circ 弧的圆半径为 RR,对应 60∘60^\circ 弧的圆半径为 rr。公共弦的长度满足 2Rsin⁡15∘=2rsin⁡30∘2R\sin15^\circ=2r\sin30^\circ,所以 Rr=sin⁡30∘sin⁡15∘\dfrac{R}{r}=\dfrac{\sin30^\circ}{\sin15^\circ}。

较小的圆心角对应较大的半径,因此 R>rR\gt r。所求面积比为 (Rr)2=14sin⁡215∘=12(1−cos⁡30∘)=12−3=2+3。 \begin{gathered} \left(\dfrac{R}{r}\right)^2\\ =\dfrac{1}{4\sin^2 15^\circ}\\ =\dfrac{1}{2(1-\cos30^\circ)}\\ =\dfrac{1}{2-\sqrt3}=2+\sqrt3 \end{gathered}\text{。}

所以正确答案是 D。

Let the circles have radii RR (with the 30∘30^\circ arc) and rr (with the 60∘60^\circ arc). The common chord has length 2Rsin⁡15∘=2rsin⁡30∘,2R\sin15^\circ=2r\sin30^\circ, so Rr=sin⁡30∘sin⁡15∘.\dfrac{R}{r}=\dfrac{\sin30^\circ}{\sin15^\circ}.

The smaller central angle gives the larger radius, so R>r.R\gt r. The area ratio is (Rr)2=14sin⁡215∘=12(1−cos⁡30∘)=12−3=2+3. \begin{gathered} \left(\dfrac{R}{r}\right)^2\\ =\dfrac{1}{4\sin^2 15^\circ}\\ =\dfrac{1}{2(1-\cos30^\circ)}\\ =\dfrac{1}{2-\sqrt3}=2+\sqrt3. \end{gathered}

Thus, the correct answer is D.

第 11 题#11
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