三角形 ABC 的面积为 16+7102 cm2\dfrac{16 + 7\sqrt{10}}{2}\ \text{cm}^2,AB 的长度为 (32+5) cm(3\sqrt{2} + \sqrt{5})\ \text{cm},且 AB 垂直于 BC。

  1. (a)

    求 BC 的长度(以 cm 为单位),表示为 (a2+b5)\left(a\sqrt{2} + b\sqrt{5}\right) 的形式,其中 aa 和 bb 为整数。

  2. (b)

    求 AC2AC^2 的表达式(以 cm2^2 为单位),表示为 c+d10c + d\sqrt{10} 的形式,其中 cc 和 dd 为整数。

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完整解法

5(a)

1. Set up the equation for the area of the triangle and isolate $BC$.

Area=12×AB×BC\text{Area} = \frac{1}{2} \times AB \times BC

16+7102=12(32+5)×BC\frac{16 + 7\sqrt{10}}{2} = \frac{1}{2} (3\sqrt{2} + \sqrt{5}) \times BC

16+710=(32+5)×BC16 + 7\sqrt{10} = (3\sqrt{2} + \sqrt{5}) \times BC

BC=16+71032+5BC = \frac{16 + 7\sqrt{10}}{3\sqrt{2} + \sqrt{5}}

2. Rationalise the denominator by multiplying by its conjugate.

BC=(16+710)(32−5)(32+5)(32−5)BC = \frac{(16 + 7\sqrt{10})(3\sqrt{2} - \sqrt{5})}{(3\sqrt{2} + \sqrt{5})(3\sqrt{2} - \sqrt{5})}

Denominator =(32)2−(5)2=18−5=13= (3\sqrt{2})^2 - (\sqrt{5})^2 = 18 - 5 = 13

3. Expand and simplify the numerator.

Numerator =16(32)−165+710(32)−710(5)= 16(3\sqrt{2}) - 16\sqrt{5} + 7\sqrt{10}(3\sqrt{2}) - 7\sqrt{10}(\sqrt{5})

=482−165+2120−750= 48\sqrt{2} - 16\sqrt{5} + 21\sqrt{20} - 7\sqrt{50}

=482−165+21(25)−7(52)= 48\sqrt{2} - 16\sqrt{5} + 21(2\sqrt{5}) - 7(5\sqrt{2})

=482−165+425−352= 48\sqrt{2} - 16\sqrt{5} + 42\sqrt{5} - 35\sqrt{2}

=132+265= 13\sqrt{2} + 26\sqrt{5}

4. Divide by the denominator to obtain the final form.

BC=132+26513BC = \frac{13\sqrt{2} + 26\sqrt{5}}{13}

BC=2+25BC = \sqrt{2} + 2\sqrt{5}

答案

2+25\sqrt{2} + 2\sqrt{5}

5(b)

1. Find the length of BC using the area of the triangle

12×AB×BC=Area\frac{1}{2} \times AB \times BC = \text{Area}
12(32+5)BC=16+7102\frac{1}{2}(3\sqrt{2} + \sqrt{5})BC = \frac{16 + 7\sqrt{10}}{2}
BC=16+71032+5BC = \frac{16 + 7\sqrt{10}}{3\sqrt{2} + \sqrt{5}}
BC=(16+710)(32−5)(32)2−(5)2BC = \frac{(16 + 7\sqrt{10})(3\sqrt{2} - \sqrt{5})}{(3\sqrt{2})^2 - (\sqrt{5})^2}
BC=482−165+2120−75018−5BC = \frac{48\sqrt{2} - 16\sqrt{5} + 21\sqrt{20} - 7\sqrt{50}}{18 - 5}
BC=482−165+425−35213BC = \frac{48\sqrt{2} - 16\sqrt{5} + 42\sqrt{5} - 35\sqrt{2}}{13}
BC=132+26513=2+25BC = \frac{13\sqrt{2} + 26\sqrt{5}}{13} = \sqrt{2} + 2\sqrt{5}

2. Apply Pythagoras' theorem to find $AC^2$

Since AB⊥BCAB \perp BC, △ABC\triangle ABC is a right-angled triangle.
AC2=AB2+BC2AC^2 = AB^2 + BC^2
AC2=(32+5)2+(2+25)2AC^2 = (3\sqrt{2} + \sqrt{5})^2 + (\sqrt{2} + 2\sqrt{5})^2

3. Expand the squares and simplify to find the final expression

AC2=[18+2(32)(5)+5]+[2+2(2)(25)+20]AC^2 = [18 + 2(3\sqrt{2})(\sqrt{5}) + 5] + [2 + 2(\sqrt{2})(2\sqrt{5}) + 20]
AC2=(23+610)+(22+410)AC^2 = (23 + 6\sqrt{10}) + (22 + 4\sqrt{10})
AC2=45+1010AC^2 = 45 + 10\sqrt{10}

答案

45+101045 + 10\sqrt{10}

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