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第4题

设 ABCABC 是满足 AB=ACAB = AC 的三角形。∠CAB\angle CAB 与 ∠ABC\angle ABC 的角平分线分别交边 BCBC、CACA 于 DD、EE。设 KK 是三角形 ADCADC 的内心。已知 ∠BEK=45∘\angle BEK = 45^\circ,求 ∠CAB\angle CAB 所有可能的值。
第 5/5 步:求解各因子并得出结论
t=2−3=tan⁡15∘  or  t=2−1=tan⁡22.5∘  ⟹  ∠CAB∈{60∘,90∘}t=2-\sqrt3=\tan15^\circ \ \text{ or }\ t=\sqrt2-1=\tan22.5^\circ \implies \angle CAB\in\{60^\circ,90^\circ\}
详细分析

由 0<x<45∘0<x<45^\circ 知 t=tan⁡x∈(0,1)t=\tan x\in(0,1),故因子 t2t^2 不给出可行解。因子 t2−4t+1=0t^2-4t+1=0 给出 t=2±3t=2\pm\sqrt3,其中 (0,1)(0,1) 内的根为 t=2−3=tan⁡15∘t=2-\sqrt3=\tan15^\circ,故 x=15∘x=15^\circ。因子 t2+2t−1=0t^2+2t-1=0 给出 t=−1±2t=-1\pm\sqrt2,其中 (0,1)(0,1) 内的根为 t=2−1=tan⁡22.5∘t=\sqrt2-1=\tan22.5^\circ,故 x=22.5∘x=22.5^\circ。两个值确实都满足 ∠BEK=45∘\angle BEK=45^\circ(把它们代回第1–3步的坐标可直接验证各自都有 EB⃗⋅EK⃗=22 ∣EB⃗∣ ∣EK⃗∣\vec{EB}\cdot\vec{EK}=\tfrac{\sqrt2}{2}\,|\vec{EB}|\,|\vec{EK}|),且 0<15∘,22.5∘<45∘0<15^\circ,22.5^\circ<45^\circ。由 ∠CAB=4x\angle CAB=4x,可能的值为 ∠CAB=60∘\angle CAB=60^\circ 与 ∠CAB=90∘\angle CAB=90^\circ。■\blacksquare