图中显示了两个相切于点 C 的圆。 A, B, C 是小圆(圆心为 P)上的点。 C, D, E 是大圆(圆心为 Q)上的点。 APCQE 和 BCD 是两条直线。

  1. (a)

    证明三角形 ABC 相似于三角形 EDC。

    请给出你作出的每个陈述的理由。

  2. (b)

    小圆的半径为 5 cm,大圆的半径为 8 cm。

    1. (i)

      求三角形 ABC 的面积与三角形 EDC 的面积之比。

      将你的答案写成 1 : n 的形式。

      答案 1 : ...

    2. (ii)

      已知 ∠BAC=28∘\angle BAC = 28^\circ,求阴影部分的面积。

      答案 ... cm^2

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完整解法

5(a)

1. Identify one pair of equal corresponding angles at C.

Since ACAC and ECEC are on the same straight line, and BCBC and DCDC are on the same straight line,

∠ACB=∠ECD\angle ACB = \angle ECD

because they are vertically opposite angles.

2. Show a second pair of corresponding angles is equal using radii and straight lines.

In the small circle, PB=PCPB=PC because they are radii. Hence triangle PBCPBC is isosceles, so

∠PBC=∠BCP.\angle PBC=\angle BCP.

Since A,P,CA,P,C are collinear and B,C,DB,C,D are collinear,

∠ABC=∠PBCand∠BCP=∠BCA.\angle ABC=\angle PBC \quad\text{and}\quad \angle BCP=\angle BCA.

In the large circle, QC=QDQC=QD because they are radii. Hence triangle QCDQCD is isosceles, so

∠QCD=∠CDQ.\angle QCD=\angle CDQ.

Since C,Q,EC,Q,E are collinear and B,C,DB,C,D are collinear,

∠EDC=∠CDQ.\angle EDC=\angle CDQ.

Also PCQPCQ is a straight line, so the angle that line BCDBCD makes with PCPC equals the angle it makes with CQCQ on the opposite side, giving

∠BCP=∠QCD.\angle BCP=\angle QCD.

Therefore

∠ABC=∠EDC.\angle ABC=\angle EDC.

Since two pairs of corresponding angles are equal,

△ABC∼△EDC\triangle ABC \sim \triangle EDC

by AA similarity.

答案

∠ACB=∠ECD(vertically opposite angles)\angle ACB = \angle ECD \quad\text{(vertically opposite angles)}

Since PA=PB=PCPA=PB=PC, triangle PBCPBC is isosceles, so
∠PBC=∠BCP.\angle PBC=\angle BCP.
Also APCAPC is a straight line, hence
∠ABC=∠BCP.\angle ABC=\angle BCP.

Since QC=QD=QEQC=QD=QE, triangle QCDQCD is isosceles, so
∠QCD=∠CDQ.\angle QCD=\angle CDQ.
Also CQECQE is a straight line, hence
∠EDC=∠QCD.\angle EDC=\angle QCD.

As PCQPCQ is a straight line,
∠BCP=∠QCD.\angle BCP=\angle QCD.
Therefore
∠ABC=∠EDC.\angle ABC=\angle EDC.

Hence, triangle ABCABC is similar to triangle EDCEDC by AA similarity.

5(b)(i)

1. Find the ratio of corresponding side lengths of the similar triangles.

Since A,P,CA, P, C are collinear and PA=PC=5PA=PC=5,
AC=5+5=10.AC=5+5=10.
Since C,Q,EC, Q, E are collinear and QC=QE=8QC=QE=8,
CE=8+8=16.CE=8+8=16.
For similar triangles ABCABC and EDCEDC,
AC:CE=10:16=5:8.AC:CE=10:16=5:8.

2. Square the linear ratio to obtain the area ratio and express it in the form $1:n$.

For similar figures,
area ratio=(length ratio)2.\text{area ratio}=(\text{length ratio})^2.
So
area of △ABC:area of △EDC=52:82=25:64.\text{area of }\triangle ABC : \text{area of }\triangle EDC=5^2:8^2=25:64.
In the form 1:n1:n,
25:64=1:6425=1:2.56.25:64=1:\frac{64}{25}=1:2.56.

答案

1:2.561 : 2.56

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