图中显示了水平地面上的一个田地 ABCD。已知角 ABC = 115°,角 CAD = 58°,AB = 9 m,BC = 6 m 且 CD = 11 m。 计算:

  1. (a)

    AC 的长度,

  2. (b)

    钝角 ADC 的度数,

  3. (c)

    三角形 ACD 的面积,

  4. (d)

    D 到 AC 的最短距离。

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完整解法

2(a)

1. Apply the cosine rule to triangle $ABC$ to form an expression for $AC^2$.

In △ABC\triangle ABC,
AC2=AB2+BC2−2(AB)(BC)cos⁡∠ABCAC^2 = AB^2 + BC^2 - 2(AB)(BC)\cos \angle ABC
AC2=92+62−2(9)(6)cos⁡115∘AC^2 = 9^2 + 6^2 - 2(9)(6)\cos 115^\circ

2. Calculate and square-root to find $AC$.

AC2=81+36−108cos⁡115∘AC^2 = 81 + 36 - 108\cos 115^\circ
AC=81+36−108cos⁡115∘AC = \sqrt{81 + 36 - 108\cos 115^\circ}
AC=12.75…AC = 12.75\ldots
So, to 3 significant figures,
AC=13.0 mAC = 13.0\text{ m}

答案

AC=13.0 mAC = 13.0\text{ m}

2(b)

1. Apply the sine rule to triangle $ACD$ to find $\sin \angle ADC$.

In △ACD\triangle ACD, AC=13.0 mAC=13.0\text{ m}, CD=11 mCD=11\text{ m} and ∠CAD=58∘\angle CAD=58^\circ.

By the sine rule,
ACsin⁡∠ADC=CDsin⁡∠CAD\frac{AC}{\sin \angle ADC}=\frac{CD}{\sin \angle CAD}
13.0sin⁡∠ADC=11sin⁡58∘\frac{13.0}{\sin \angle ADC}=\frac{11}{\sin 58^\circ}
sin⁡∠ADC=13.0sin⁡58∘11\sin \angle ADC=\frac{13.0\sin 58^\circ}{11}

2. Calculate the acute possible value of the angle from the sine ratio.

sin⁡∠ADC=13.0sin⁡58∘11=1.002…\sin \angle ADC=\frac{13.0\sin 58^\circ}{11}=1.002\ldots
Using the unrounded value of ACAC from part (a),
sin⁡∠ADC=0.920…\sin \angle ADC=0.920\ldots
∠ADC=sin⁡−1(0.920…)=67.0∘ approximately\angle ADC=\sin^{-1}(0.920\ldots)=67.0^\circ\text{ approximately}

3. Choose the obtuse angle required by the question.

Since the question asks for the obtuse angle,
∠ADC=180∘−67.0∘=113.0∘\angle ADC=180^\circ-67.0^\circ=113.0^\circ
So,
∠ADC≈113∘.\angle ADC\approx 113^\circ.

答案

∠ADC=113∘\angle ADC = 113^\circ

2(c)

1. Find the included angle between $AC$ and $CD$ in triangle $ACD$.

In △ACD\triangle ACD,
∠ACD=180∘−58∘−113∘=9∘.\angle ACD=180^\circ-58^\circ-113^\circ=9^\circ.

2. Apply the triangle area formula using two sides and the included angle.

Area of △ACD=12(13.0)(11)sin⁡9∘\text{Area of }\triangle ACD=\frac12(13.0)(11)\sin 9^\circ
=12.8 m2, to 3 s.f.=12.8\text{ m}^2\text{, to 3 s.f.}

答案

Area of △ACD=12.8 m2\text{Area of }\triangle ACD=12.8\text{ m}^2

2(d)

1. Relate the shortest distance from $D$ to $AC$ to the perpendicular height of triangle $ACD$.

The shortest distance from DD to ACAC is the perpendicular height, hh, of △ACD\triangle ACD when ACAC is used as the base.

Using the area from part (c),
12.8=12×13.0×h12.8=\frac12\times 13.0\times h

2. Solve for the perpendicular height.

h=2×12.813.0h=\frac{2\times 12.8}{13.0}
h=1.969…h=1.969\ldots
h≈1.97 mh\approx 1.97\text{ m}

答案

1.97 m1.97\text{ m}

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