朋友發的平面幾何題,初看並不複雜,但我想了一天無果,問下大家有啥思路?

時間 2021-05-06 16:39:34

1樓:非羆

自己來答一下,三角函式愣算的結果。

記DC為x,∠AFC為α,其餘各線段和角度標註如圖,則α=2β,AD=(2x+1)cosβ,

在△AED中由餘弦定理,

(2x+1)cosβ+4x-4x(2x+1)cosβ=16 ,及

16xcosφ=16+4x-(2x+1)cosβ

得 cosβ=(4x-16)/(4x-1) ,及

cosφ=(x-7.5x-4)/(1-4x)

於是 cos2β=(4x-31)/(4x-1) ,

sinβ=15/(4x-1)

不願意用上面的cosφ來計算sinφ,轉而由正弦定理,仍然在△AED中,

(2x+1)cosβ/sinφ=4/sinβ

得 sinφ=(2x+1)sinβcosβ/4,

因β為銳角,正余弦均取正,得

sinφ=√15 √(x-4) / (4x-2)

在△BDC中,由正弦定理,

x/sinθ=(2x+1)/sin60

得 sinθ=√3·x/(4x+2) ,於是

cosθ=(13x+16x+4)/(4(2x+1))

注意到△BDC中,θ所對的邊不是最大的,因而不能是鈍角,上式開方出來cosθ取正值。

由 α=θ+φ ,當滿足 α=2β 的題設條件時,

cos2β=cosθcosφ-sinθsinφ,

將前面算出來的一堆正余弦值代入一通化簡,得到這麼個方程:

(x-8)√(13x+16x+4) +3x√(5x-20)+4(4x-31)=0

懶得求導了,函式影象是這樣,在x為正的時候確實是增函式。

把 x 軸拉伸一下,如下

零點是-7和3,方程只有這兩個實根了。

於是 x=3,用餘弦定理解△BDC,記BC為y

9+y-3y=49,即(y-8)(y+5)=0,y=8

還是期待有優美巧妙的純平面幾何解法。

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