三角形ABCにおいて,AB=4,BC=6,CA=5,cosA=\(\frac{1}{8}\)とする。
点Aから辺BCに垂線を下ろし,辺BCとの交点をDとし,
三角形ABDの外接円Kと辺ACとのA以外の交点をEとする。
(1)AEの長さを求めよ。
(2)円Kの中心をOとする。
線分CE上に点Pをとり,線分OPと円Kとの交点をQとする。
三角形AOPの面積が三角形ABCの面積の\(\frac{1}{3}\)倍となるとき,
線分PQの長さを求めよ。
★希望★完全解答★
三角形ABCにおいて,AB=4,BC=6,CA=5,cosA=\(\frac{1}{8}\)とする。
点Aから辺BCに垂線を下ろし,辺BCとの交点をDとし,
三角形ABDの外接円Kと辺ACとのA以外の交点をEとする。
(1)AEの長さを求めよ。
(2)円Kの中心をOとする。
線分CE上に点Pをとり,線分OPと円Kとの交点をQとする。
三角形AOPの面積が三角形ABCの面積の\(\frac{1}{3}\)倍となるとき,
線分PQの長さを求めよ。
★希望★完全解答★
(1)
△ABDは∠ADB=90°の直角三角形だから
2点A,Bは外接円Kの直径の両端である。(∵円周角)
また、△AEBも∠AEB=90°の直角三角形
△BECも∠BEC=90°の直角三角形である。
AE=aとおくと、EC=5-a
EB=bとおくと
△AEBにおいて三平方の定理から
AE^2+EB^2=AB^2より
a^2+b^2=16・・・①
△BECにおいて三平方の定理から
EC^2+EB^2=BC^2より
(5-a)^2+b^2=36・・・②
①②よりa=1/2
∴AE=1/2・・・(答)
(2)
∠Aは三角形の内角だから
0°<∠A<180°
また、cosA=1/8だから
0°<∠A<90°
よって、sinA>0
したがって
sinA=\(\sqrt{\quad}\)(1-cos^2A)=(3\(\sqrt{\quad}\)7)/8
△ABC=(1/2)AB・AC・sinA=(15\(\sqrt{\quad}\)7)/4
△AOP=(1/3)△ABC=(5\(\sqrt{\quad}\)7)/4
2点A,Bは外接円Kの直径の両端だから
AO=2
OQは外接円Kの半径に等しいから
OQ=2
よって
△AOP=(1/2)AO・AP・sinA
=AP・(3\(\sqrt{\quad}\)7)/8=(5\(\sqrt{\quad}\)7)/4
∴AP=10/3
△AOPを余弦定理から
OP^2=AO^2+AP^2-2AO・AP・cosA
=121/9
∴OP=11/3
PQ=OP-2=5/3・・・(答)