1998 AMC 12 第 28 题

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28.

在三角形 ABCABC 中,角 CC 是直角且 CB>CACB\gt CA。点 DD 位于 BC‾\overline{BC} 上,使得角 CADCAD 是角 DABDAB 的两倍。若 ACAD=23\frac{AC}{AD}=\frac{2}{3},则 CDBD=mn\frac{CD}{BD}=\frac{m}{n},其中 mm 和 nn 是互质正整数。求 m+nm+n。
In triangle ABC,ABC, angle CC is a right angle and CB>CA.CB\gt CA. Point DD is located on BC‾\overline{BC} so that angle CADCAD is twice angle DAB.DAB. If ACAD=23,\frac{AC}{AD}=\frac{2}{3}, then CDBD=mn,\frac{CD}{BD}=\frac{m}{n}, where mm and nn are relatively prime positive integers. Find m+n.m+n.
1010
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答案:B
知识点:三角学angle multiplication
小提示:
设 ∠DAB=α\angle DAB=\alpha,则 ∠CAB=3α\angle CAB=3\alpha,且 cos⁡2α=ACAD\cos2\alpha=\frac{AC}{AD}
Let ∠DAB=α\angle DAB=\alpha, so ∠CAB=3α\angle CAB=3\alpha and cos⁡2α=ACAD\cos2\alpha=\frac{AC}{AD}
大提示:
令 AC=1AC=1,再用 tan⁡2α\tan2\alpha 和 tan⁡3α\tan3\alpha 分别表示 CDCD 和 CBCB
Set AC=1AC=1 and express CDCD and CBCB using tan⁡2α\tan2\alpha and tan⁡3α\tan3\alpha
解答:
设 ∠DAB=α\angle DAB=\alpha。因为 ACAD=cos⁡2α=23\frac{AC}{AD}=\cos2\alpha=\frac{2}{3},由 cos⁡2α\cos2\alpha 的恒等式可得 tan⁡α=15\tan\alpha=\frac{1}{\sqrt5}。取 AC=1AC=1,则 CD=tan⁡2α=52,CB=tan⁡3α=755。 \begin{aligned} CD&=\tan2\alpha=\frac{\sqrt5}{2},\\ CB&=\tan3\alpha=\frac{7\sqrt5}{5} \end{aligned}\text{。}因此 BD=CB−CD=9510BD=CB-CD=\frac{9\sqrt5}{10},且 CDBD=59\frac{CD}{BD}=\frac{5}{9}。所以 m+n=14m+n=14,正确答案是 B。
Let ∠DAB=α.\angle DAB=\alpha. Since ACAD=cos⁡2α=23,\frac{AC}{AD}=\cos2\alpha=\frac{2}{3}, the identity for cos⁡2α\cos2\alpha gives tan⁡α=15.\tan\alpha=\frac{1}{\sqrt5}. Taking AC=1,AC=1, CD=tan⁡2α=52,CB=tan⁡3α=755. \begin{aligned} CD&=\tan2\alpha=\frac{\sqrt5}{2},\\ CB&=\tan3\alpha=\frac{7\sqrt5}{5}. \end{aligned} Thus BD=CB−CD=9510,BD=CB-CD=\frac{9\sqrt5}{10}, and CDBD=59.\frac{CD}{BD}=\frac{5}{9}. Therefore m+n=14,m+n=14, so B is correct.
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