2021 AMC 12B Spring 第 15 题

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15.

图形由 1111 条线段构成,每条线段长度都是 22。五边形 ABCDEABCDE 的面积可写成 m+n\sqrt m+\sqrt n,其中 mm 和 nn 是正整数。m+nm+n 是多少?
The figure is constructed from 1111 line segments, each of which has length 2.2. The area of pentagon ABCDEABCDE can be written as m+n,\sqrt m+\sqrt n, where mm and nn are positive integers. What is m+n?m+n?
2020
2121
2222
2323
2424
答案:D
知识点:circle geometry坐标几何鞋带公式
小提示:
每个内部点到连续三个外部顶点的距离都是 22,所以它是这三个顶点的外接圆圆心
Each interior point is distance 22 from three consecutive outer vertices, so it is their circumcenter
大提示:
弦 ABAB 和 BCBC 的长度等于半径 22,所以 AC=23AC=2\sqrt3;然后使用对称坐标
Since chords ABAB and BCBC have length equal to the radius 2,2, AC=23;AC=2\sqrt3; then use symmetric coordinates
解答:
右侧内部点到 AA、BB 和 CC 的距离都是 22,所以这三点位于一个半径为 22 的圆上。弦 ABAB 和 BCBC 的长度也都是 22,所以它们各自在圆心处所对的角为 60∘60^\circ。因此 AC=23AC=2\sqrt3。另一半同样是它的镜像。
取 C=(−1,0)C=(-1,0),D=(1,0)D=(1,0),和 A=(0,11)A=(0,\sqrt{11});则 AC=AD=23AC=AD=2\sqrt3。以 AA 和 CC 为圆心的两个半径为 22 的圆的另一个交点是 B=(−12−1123,112+123), B=\left(-\tfrac12-\tfrac{\sqrt{11}}{2\sqrt3}, \tfrac{\sqrt{11}}2+\tfrac{1}{2\sqrt3}\right)\text{,}而 EE 是它关于 yy 轴的反射。
对 A,B,C,D,EA,B,C,D,E 使用鞋带公式,得到 [ABCDE]=11+23[ABCDE]=\sqrt{11}+2\sqrt3,等于 11+12\sqrt{11}+\sqrt{12}。
所以 m+n=11+12=23m+n=11+12=23。
因此,正确答案是 D。
The right interior point is distance 22 from A,A, B,B, and C,C, so these three points lie on a circle of radius 2.2. Chords ABAB and BCBC also have length 2,2, so each subtends 60∘60^\circ at the center. Thus AC=23.AC=2\sqrt3. Similarly, the other half is its mirror image.
Put C=(−1,0),C=(-1,0), D=(1,0),D=(1,0), and A=(0,11);A=(0,\sqrt{11}); then AC=AD=23.AC=AD=2\sqrt3. The other intersection of the radius-22 circles centered at AA and CC is B=(−12−1123,112+123), B=\left(-\tfrac12-\tfrac{\sqrt{11}}{2\sqrt3}, \tfrac{\sqrt{11}}2+\tfrac{1}{2\sqrt3}\right), and EE is its reflection across the yy-axis.
Applying the shoelace formula to A,B,C,D,EA,B,C,D,E gives [ABCDE]=11+23,[ABCDE]=\sqrt{11}+2\sqrt3, which equals 11+12.\sqrt{11}+\sqrt{12}.
So m+n=11+12=23.m+n=11+12=23.
Thus, the correct answer is D.
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