解答这道题目

Créé le : 2 mars 2025

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Question

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解答这道题目

Réflexion

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Réponse

下面是一种坐标几何求解思路,供参考。

  1. 放置菱形于坐标系:
    取 BB 在原点 (0,0)(0,0),令 BCBC 沿 xx 轴,且边长取为 1。
    由 ABC=60\angle ABC=60^\circ 可令

    B=(0,0),C=(1,0),A=(12,32),D=A+(CB)=(32,32).B=(0,0),\quad C=(1,0),\quad A=\Bigl(\tfrac12,\tfrac{\sqrt3}2\Bigr),\quad D=A+(C-B)=\Bigl(\tfrac32,\tfrac{\sqrt3}2\Bigr).

    这样 ABCDABCD 即为边长 1、内角 6060^\circ 的菱形。

  2. 确定点 EE
    已知 CEDE=23\tfrac{CE}{DE}=\tfrac{2}{3},可见 EE 在边 CDCD 上,将 CDCD 五等分,

    E=C+25(DC)=(1,0)+25(12,32)=(65,35).E=C+\tfrac{2}{5}(D-C)=\Bigl(1,0\Bigr)+\tfrac{2}{5} \Bigl(\tfrac12,\tfrac{\sqrt3}2\Bigr) =\Bigl(\tfrac65,\tfrac{\sqrt3}{5}\Bigr).
  3. 求点 FFBCE\triangle BCE 绕 BEBE 对折后 CC 的对称点):
    因为 B=(0,0)B=(0,0),故反射相当于把向量 BC\overrightarrow{BC} 相对于向量 BE\overrightarrow{BE} 做对称。

    • BC=(1,0),  BE=(65,35). \overrightarrow{BC}=(1,0),\;\overrightarrow{BE}=\Bigl(\tfrac65,\tfrac{\sqrt3}{5}\Bigr).
    • 将 BC\overrightarrow{BC} 分解为在 BE\overrightarrow{BE} 方向上的平行分量与垂直分量,再将垂直分量取相反号即可得到反射后的向量。
      计算可得
    F  =  (11/13,  43/13). F \;=\;(11/13,\;4\sqrt3/13).
  4. 求直线 BF,CFBF,\,CF 与 ADAD 的交点 H,GH,\,G

    • 线 ADAD:两端点 A=(12,32),D=(32,32)\,A=\bigl(\tfrac12,\tfrac{\sqrt3}{2}\bigr),\,D=\bigl(\tfrac32,\tfrac{\sqrt3}{2}\bigr)
      可见它是水平线 y=32y=\tfrac{\sqrt3}{2}

    • 线 BFBF
      B=(0,0)B=(0,0)F=(1113,4313)F=(\tfrac{11}{13},\tfrac{4\sqrt3}{13}),设参数为 tt

      (x,y)=(0,0)+t(1113,4313). (x,y) = (0,0) + t\Bigl(\tfrac{11}{13},\,\tfrac{4\sqrt3}{13}\Bigr).

      y=32y=\tfrac{\sqrt3}{2} 相交得 4313t=32    t=138,\tfrac{4\sqrt3}{13}t=\tfrac{\sqrt3}{2}\implies t=\tfrac{13}{8},
      代回 xx 坐标即得
      H=(118,32).H=\Bigl(\tfrac{11}{8},\,\tfrac{\sqrt3}{2}\Bigr).

    • 线 CFCF
      C=(1,0)C=(1,0)F=(1113,4313)F=(\tfrac{11}{13},\tfrac{4\sqrt3}{13}),向量 CF=(213,4313)\overrightarrow{CF}=\bigl(-\tfrac{2}{13},\,\tfrac{4\sqrt3}{13}\bigr)
      设参数为 tt

      (x,y)=(1,0)  +  t(213,4313). (x,y) = \bigl(1,0\bigr) \;+\;t\Bigl(-\tfrac{2}{13},\,\tfrac{4\sqrt3}{13}\Bigr).

      同样令 y=32y=\tfrac{\sqrt3}{2},解得 t=138t=\tfrac{13}{8},于是

      G=(34,32). G=\Bigl(\tfrac34,\,\tfrac{\sqrt3}{2}\Bigr).
  5. 计算所求比值 GHAD\tfrac{GH}{AD}

    • G,HG,\,H 同在 y=32y=\tfrac{\sqrt3}{2} 上,其 xx-坐标分别为 34\tfrac34118\tfrac{11}{8},故 GH=118    34  =  11868  =  58. GH = \tfrac{11}{8} \;-\; \tfrac34 \;=\; \tfrac{11}{8}-\tfrac{6}{8} \;=\;\tfrac{5}{8}.
    • A=(12,32)A=(\tfrac12,\tfrac{\sqrt3}{2})D=(32,32)D=(\tfrac32,\tfrac{\sqrt3}{2}),故 AD=1.\,AD=1.

    综上,

    GHAD  =  581  =  58. \frac{GH}{AD} \;=\;\frac{\tfrac{5}{8}}{1} \;=\;\tfrac{5}{8}.

答案:58\,\tfrac{5}{8}.

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