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109學年鷺江國中第3次段考數學 第20題 詳解

五點共圓與圓內接四邊形求弦長 · 單選 · 題目出處:109 學年度第 1 學期第 3 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

題目
如右圖,已知A、B、C、D、E五點共圓,△ABC為直角三角形,其中 AB=24\overline{AB}=24BC=10\overline{BC}=10,∠CDE=120°120°,則 CE=\overline{CE}=?(A) 2626 (B) 13313\sqrt{3} (C) 13213\sqrt{2} (D) 1313
一圓,圓周上依序標出A(左上)、E(右上,A的右側)、D(右側偏下)、C(下方中間)、B(左下)五點,形成五邊形AEDCB沿圓周排列的順序(依圖上位置由左上順時針為A、E、D、C、B)。連線:A-B(左側邊,接近鉛直)、A-E(上方邊)、E-D(右側邊)、D-C(下方右側邊)、C-B(下方左側邊,近似水平;而 A-B 近似鉛直,兩者在 B 處成直角,五邊形的五條邊都畫出);另外畫有對角線 A-C(由A直接連到C,把五邊形分成左側的△ABC與右側的四邊形ACDE)。題幹給的直角三角形ABC即圖中A、B、C三點所夾的三角形,AB、BC為其兩邊。

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逐步解析

  1. 1

    找出直角,認出直徑

    由圖可以看出 AB\overline{AB} 是鉛直的、BC\overline{BC} 是水平的,所以直角在 BBABC=90°\angle ABC=90°。由畢氏定理 AC=242+102=576+100=676=26\overline{AC}=\sqrt{24^2+10^2}=\sqrt{576+100}=\sqrt{676}=26。圓內接三角形若有直角,直角所對的斜邊一定是直徑,所以 AC=26\overline{AC}=26 就是這個圓的直徑,半徑 R=13R=13
  2. 2

    由圓周角換出圓心角

    CDE=120°\angle CDE=120° 是以 DD 為頂點、對著弦 CE\overline{CE} 的圓周角,它所對的是不含 DD 的那一段弧 CECE,度數為 2×120°=240°2\times120°=240°。整個圓是 360°360°,所以含 DD 的那一段弧 CECE360°240°=120°360°-240°=120°。連 OC\overline{OC}OE\overline{OE},這段弧對應的圓心角就是 COE=120°\angle COE=120°
  3. 3

    等腰三角形作高

    OC=OE=13\overline{OC}=\overline{OE}=13COE=120°\angle COE=120°,所以 COE\triangle COE 是頂角 120°120° 的等腰三角形。從 OOCE\overline{CE} 作高,垂足 HH 就是 CE\overline{CE} 的中點,而這條高同時把頂角平分成兩個 60°60°。於是直角 OHC\triangle OHC 裡,HOC=60°\angle HOC=60°OCH=30°\angle OCH=30°,是一個三十度、六十度、九十度的直角三角形。
  4. 4

    用三邊比算出弦長

    三十度、六十度、九十度的直角三角形三邊比是 1:3:21:\sqrt{3}:2。在 OHC\triangle OHC 中斜邊 OC=13\overline{OC}=13 對應 22,所以一份是 132\dfrac{13}{2},對著 60°60°HC\overline{HC} 對應 3\sqrt{3},得 HC=1332\overline{HC}=\dfrac{13\sqrt{3}}{2}。因為 HHCE\overline{CE} 的中點,所以 CE=2×HC=133\overline{CE}=2\times\overline{HC}=13\sqrt{3},故選 (B)。
答案
(B)

關鍵觀念:#圓內接多邊形 #圓周角 #直徑與直角 #特殊直角三角形三邊比

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常見卡點
這題埋了好幾個「算對了半路就停手」的坑:2626 是斜邊也是直徑、1313 是半徑,兩個都躺在選項裡,可是題目要的是弦 CE\overline{CE}。另外要特別當心圓周角對到哪一段弧:CDE=120°\angle CDE=120° 對的是不含 DD 的那段 240°240° 的弧,所以圓心角 COE\angle COE 是剩下的 120°120°,不是 240°240°。算完一定回頭確認題目問的是什麼。

還是卡住嗎?

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