1984 AMC 12 第 27 题

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27.

在 △ABC\triangle ABC 中,DD 在 ACAC 上,FF 在 BCBC 上。此外,AB⊥ACAB\perp AC、AF⊥BCAF\perp BC,且 BD=DC=FC=1BD=DC=FC=1。求 ACAC。
In △ABC,\triangle ABC, DD is on ACAC and FF is on BC.BC. Also, AB⊥AC,AB\perp AC, AF⊥BC,AF\perp BC, and BD=DC=FC=1.BD=DC=FC=1. Find AC.AC.
2\sqrt2
3\sqrt3
23\sqrt[3]{2}
33\sqrt[3]{3}
34\sqrt[4]{3}
答案:C
知识点:直角三角形相似余弦定理
小提示:
令 AC=sAC=s,并使用直角三角形中斜边与高的相似关系
Let AC=sAC=s and use the altitude-to-hypotenuse similarity relation
大提示:
然后比较 cos⁡∠ACB\cos\angle ACB 在直角三角形 ABCABC 和等腰三角形 BDCBDC 中的表达式
Then compare cos⁡∠ACB\cos\angle ACB in right triangle ABCABC and isosceles triangle BDCBDC
解答:
令 AC=sAC=s。由直角三角形的射影定理可得 AC2=FC⋅BC, AC^2=FC\cdot BC\text{,}所以 BC=s2BC=s^2。由于 BD=DC=1BD=DC=1,余弦定理中的分子和分母分别满足 BC2+DC2−BD2=s4,2(BC)(DC)=2s2。 \begin{aligned} BC^2+DC^2-BD^2&=s^4,\\ 2(BC)(DC)&=2s^2 \end{aligned}\text{。}因此 cos⁡∠BCD=s22\cos\angle BCD=\frac{s^2}{2}。但 DD 在 ACAC 上,并且在直角三角形 ABCABC 中,cos⁡∠BCA=ACBC=1s\cos\angle BCA=\frac{AC}{BC}=\frac{1}{s}。所以 s22=1s\frac{s^2}{2}=\frac{1}{s},从而 s3=2s^3=2,且 AC=23AC=\sqrt[3]{2}。
所以正确答案是 C。
Let AC=s.AC=s. The right-triangle projection relation gives AC2=FC⋅BC, AC^2=FC\cdot BC, so BC=s2.BC=s^2. Since BD=DC=1,BD=DC=1, the numerator and denominator in the Law of Cosines satisfy BC2+DC2−BD2=s4,2(BC)(DC)=2s2. \begin{aligned} BC^2+DC^2-BD^2&=s^4,\\ 2(BC)(DC)&=2s^2. \end{aligned} Hence cos⁡∠BCD=s22.\cos\angle BCD=\frac{s^2}{2}. But DD lies on AC,AC, and in right triangle ABC,ABC, cos⁡∠BCA=ACBC=1s.\cos\angle BCA=\frac{AC}{BC}=\frac{1}{s}. Thus s22=1s,\frac{s^2}{2}=\frac{1}{s}, so s3=2s^3=2 and AC=23.AC=\sqrt[3]{2}.
Therefore, the correct answer is C.
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