2020 AMC 12B 第 18 题

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18.

在正方形 ABCDABCD 中,点 EEHH 分别在 AB\overline{AB}DA\overline{DA} 上,且 AE=AHAE = AH。点 FFGG 分别在 BC\overline{BC}CD\overline{CD} 上,点 IIJJEH\overline{EH} 上,并满足 FIEH\overline{FI} \perp \overline{EH}GJEH\overline{GJ} \perp \overline{EH}。见下图。三角形 AEHAEH、四边形 BFIEBFIE、四边形 DHJGDHJG 和五边形 FCGJIFCGJI 的面积都为 11。求 FI2FI^2

In square ABCD,ABCD, points EE and HH lie on AB\overline{AB} and DA,\overline{DA}, respectively, so that AE=AH.AE = AH. Points FF and GG lie on BC\overline{BC} and CD,\overline{CD}, respectively, and points II and JJ lie on EH\overline{EH} so that FIEH\overline{FI} \perp \overline{EH} and GJEH.\overline{GJ} \perp \overline{EH}. See the figure below. Triangle AEH,AEH, quadrilateral BFIE,BFIE, quadrilateral DHJG,DHJG, and pentagon FCGJIFCGJI each has area 1.1. What is FI2?FI^2?

73\dfrac73

8428 - 4\sqrt{2}

1+21 + \sqrt{2}

742\dfrac74 \sqrt{2}

222\sqrt{2}

答案:B
知识点:坐标几何面积分割特殊直角三角形
难度评级:1910
小提示:

四个区域铺满正方形,所以正方形面积为 44,边长为 22

The four regions tile the square, so its area is 44 and its side is 22

大提示:

AEH\triangle AEH 是面积为 11 的等腰直角三角形,所以 AE=2AE = \sqrt2;建立坐标系并利用 BFIEBFIE 的面积。

AEH\triangle AEH is an isosceles right triangle of area 1,1, so AE=2;AE = \sqrt2; set coordinates and use the area of BFIEBFIE

解答:

四个区域总面积为 44,所以正方形边长为 22。取 A=(0,0)A = (0, 0)B=(2,0)B = (2, 0)C=(2,2)C = (2, 2)D=(0,2)D = (0, 2)。由于 AEH\triangle AEH 是面积为 11 的等腰直角三角形,所以 AE=AH=2AE = AH = \sqrt2,从而 E=(2,0)E = (\sqrt2, 0)H=(0,2)H = (0, \sqrt2)。直线 EHEH 的方程为 x+y=2x + y = \sqrt2

F=(2,t)F = (2, t)。它到直线 EHEH 的垂直距离为 FI=2+t22FI = \tfrac{2 + t - \sqrt2}{\sqrt2}。令 s=FI2=2+t22s=\frac{FI}{\sqrt2}=\tfrac{2+t-\sqrt2}{2},则垂足为 I=(2s,ts)I=(2-s,t-s)。对 B=(2,0)B=(2,0)FFIIE=(2,0)E=(\sqrt2,0) 使用鞋带公式,得到 [BFIE]=s2(322)[BFIE]=s^2-(3-2\sqrt2)。由于该面积为 11,所以 s2=422s^2=4-2\sqrt2

因此 FI2=2s2=842FI^2 = 2s^2 = 8 - 4\sqrt2

所以正确答案是 B

The four regions have total area 4,4, so the square has side 2.2. Put A=(0,0),A = (0, 0), B=(2,0),B = (2, 0), C=(2,2),C = (2, 2), D=(0,2).D = (0, 2). Since AEH\triangle AEH is an isosceles right triangle with area 1,1, we get AE=AH=2,AE = AH = \sqrt2, so E=(2,0)E = (\sqrt2, 0) and H=(0,2).H = (0, \sqrt2). Line EHEH is x+y=2.x + y = \sqrt2.

Let F=(2,t).F = (2, t). Its perpendicular distance to line EHEH is FI=2+t22.FI = \tfrac{2 + t - \sqrt2}{\sqrt2}. Write s=FI2=2+t22,s=\frac{FI}{\sqrt2}=\tfrac{2+t-\sqrt2}{2}, so the foot of the perpendicular is I=(2s,ts).I=(2-s,t-s). The shoelace formula on B=(2,0),B=(2,0), F,F, I,I, and E=(2,0)E=(\sqrt2,0) gives [BFIE]=s2(322).[BFIE]=s^2-(3-2\sqrt2). Since this area is 1,1, we get s2=422.s^2=4-2\sqrt2.

Then FI2=2s2=842.FI^2 = 2s^2 = 8 - 4\sqrt2.

Thus, the correct answer is B.

第 17 题#17
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