北京大学 2020年强基第14题

强基计划真题

📝 题目

在 $\triangle A B C$ 中,$\angle A=150^{\circ}, D_{1}, D_{2}, \ldots, D_{2020}$ 依次为边 $B C$ 上的点,且 $B D_{1}=D_{1} D_{2}=D_{2} D_{3}=\cdots$ $=D_{2019} D_{2020}=D_{2020} C$ ,设 $\angle B A D_{1}=\alpha_{1}, \angle D_{1} A D_{2}=\alpha_{2}, \cdots$ , $\angle D_{2019} A D_{2020}=\alpha_{2000}, \angle D_{2020} A C=\alpha_{2021}$ , 则 $\displaystyle \frac{\sin \alpha_{1} \sin \alpha_{3} \cdots \sin \alpha_{2021}}{\sin \alpha_{2} \sin \alpha_{4} \cdots \sin \alpha_{2020}}$ 的值为( )。 A.$\displaystyle \frac{1}{1010}$ B.$\displaystyle \frac{1}{2020}$ C.$\displaystyle \frac{1}{2021}$ D.前三个答案都不对

💡 答案解析

D 解析:正弦定理 不妨设 $\angle A D_{i} C=\beta_{i}, B D_{1}=m$ 则 $\displaystyle \frac{m}{\sin \alpha_{1}}=\frac{A D_{1}}{\sin B}, \frac{m}{\sin \alpha_{2}}=\frac{A D_{1}}{\sin \beta_{2}}$ 图片 因此 $\displaystyle \frac{\sin \alpha_{1}}{\sin \alpha_{2}}=\frac{\sin B}{\sin \beta_{2}}$ ,同理 $\displaystyle \frac{\sin \alpha_{3}}{\sin \alpha_{4}}=\frac{\sin \beta_{2}}{\sin \beta_{4}}$ 因此 $\displaystyle \frac{\sin B \cdot \sin \alpha_{2021}}{\sin \beta_{2020}}=\frac{m \sin B}{A C}=\frac{2021 m \sin B}{2021 \cdot A C}=\frac{B C \cdot \sin B}{2021 \cdot A C}=\frac{C E}{2021 \cdot A C}=\frac{1}{4042}$ ,故选 D。

📋 详细解题步骤

步骤 1/7
目标:设未知量并应用正弦定理
设BD1=m,∠ADiC=βi。在△ABD1中,由正弦定理得m/sinα1=AD1/sinB。在△AD1D2中,m/sinα2=AD1/sinβ2。
公式:正弦定理:a/sinA=b/sinB=c/sinC
提示:注意三角形对应边角关系
步骤 2/7
目标:推导相邻角正弦比的关系
由两式相除得sinα1/sinα2=sinB/sinβ2。同理,对△AD2D3和△AD3D4可得sinα3/sinα4=sinβ2/sinβ4。
公式:sinα1/sinα2=sinB/sinβ2
提示:利用公共边AD1消去
步骤 3/7
目标:推广到一般项
类似地,对于奇数下标i=2k-1,有sinα_{2k-1}/sinα_{2k}=sinβ_{2k-2}/sinβ_{2k},其中β0=B,β_{2020}=∠AD_{2020}C。
公式:sinα_{2k-1}/sinα_{2k}=sinβ_{2k-2}/sinβ_{2k}
提示:注意下标对应
步骤 4/7
目标:连乘化简
将k=1到1010的比值连乘,中间项sinβ2, sinβ4, ..., sinβ_{2018}约去,得原式=sinB/sinβ_{2020} * sinα_{2021}。
公式:∏_{k=1}^{1010} sinα_{2k-1}/sinα_{2k} = sinB/sinβ_{2020} * sinα_{2021}
提示:注意最后一项α_{2021}单独处理
步骤 5/7
目标:计算sinB/sinβ_{2020}
在△ABD_{2020}中,由正弦定理:m/sinα_{2021}=AD_{2020}/sinβ_{2020};在△ACD_{2020}中,2021m/sinα_{2021}=AD_{2020}/sinC。两式相除得sinβ_{2020}/sinC=1/2021。
公式:sinβ_{2020}/sinC=1/2021
提示:注意BD_{2020}=2021m,CD_{2020}=m
步骤 6/7
目标:利用三角形内角和求sinB/sinC
在△ABC中,∠A=150°,故∠B+∠C=30°。由正弦定理,sinB/sinC=BC/AC,但无法直接得出具体数值。
公式:sinB/sinC=BC/AC
提示:角度关系不确定
步骤 7/7
目标:得出最终结果
原式=sinB/sinβ_{2020} * sinα_{2021} = (sinB/sinC) * (sinC/sinβ_{2020}) * sinα_{2021} = (sinB/sinC) * 2021 * sinα_{2021}。由于sinB/sinC和sinα_{2021}均无法确定,故结果不是常数,选D。
公式:原式=(sinB/sinC)*2021*sinα_{2021}
提示:注意α_{2021}依赖于点位置

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