浙江大学 2023年强基第6题
📝 题目
设四边形 $A B C D$ 外接于圆 $O$ ,过 $O$ 作直线交 $A B, C D, A C, B D$ 于 $K, L, M, N$ ,且 $\angle B K L=\angle C L K, A M=1, M C=2, B N=3$ ,则 $N D=$ $\_\_\_\_$。
💡 答案解析
6,解析:连接 $O B, O C$ .由于 $\displaystyle \angle O B K+\angle O C L=\frac{1}{2}(\angle A B C+\angle B C D)=\frac{1}{2}(2 \pi-\angle B K L-\angle C L K)= \frac{1}{2}(2 \pi-2 \angle B K L)=\pi-\angle B K L=\angle O B K+\angle B O K$ ,则 $\angle O C L=\angle B O K$ .又 $\angle B K L=\angle C L K$ ,故 $\triangle B K O \sim \triangle O L C$ ,因此 $\displaystyle \frac{K O}{L C}=\frac{B K}{O L}$ .同理知 $\displaystyle \frac{L O}{K A}=\frac{D L}{O K}$ .两式比较知 $L C \cdot B K=K A \cdot D L$ ,另一方面,由正弦定理知,$\displaystyle \frac{B K}{B N}=\frac{\sin \angle B N K}{\sin \angle B K N}=\frac{\sin \angle D N L}{\sin \angle D L K}=\frac{D L}{D N} ; \frac{C L}{C M}=\frac{\sin \angle C M L}{\sin \angle C L M}=\frac{\sin \angle A M K}{\sin \angle A K M}=\frac{A K}{A M}$ .三式比较知,$\displaystyle \frac{A M}{C M}=\frac{B N}{D N}$ ,故代入条件知 $D N=6$ 。
📋 详细解题步骤
步骤 1/5
目标:连接OB, OC,利用圆内接四边形性质推导角度关系
连接OB, OC。由圆内接四边形对角互补,得∠ABC+∠BCD=2π-∠BKL-∠CLK=2π-2∠BKL,故∠OBK+∠OCL=π-∠BKL=∠OBK+∠BOK,所以∠OCL=∠BOK。
公式:∠OBK+∠OCL = π - ∠BKL
提示:注意圆内接四边形对角互补,以及三角形外角等于不相邻内角和。
步骤 2/5
目标:证明三角形相似,得到比例关系
由∠BKL=∠CLK和∠OCL=∠BOK,得△BKO∽△OLC,因此KO/LC = BK/OL。同理,由对称性得△CLO∽△OKA,得LO/KA = DL/OK。
公式:KO/LC = BK/OL, LO/KA = DL/OK
提示:注意利用已知角相等和已证角相等。
步骤 3/5
目标:推导线段乘积关系
将两个比例式相乘得(KO/LC)*(LO/KA) = (BK/OL)*(DL/OK),化简得LC·BK = KA·DL。
公式:LC·BK = KA·DL
提示:注意交叉相乘后约去相同项。
步骤 4/5
目标:利用正弦定理转化比例
在△BKN中,BK/BN = sin∠BNK/sin∠BKN;在△DLN中,DL/DN = sin∠DNL/sin∠DLN。由对顶角相等及∠BKL=∠CLK,得sin∠BNK=sin∠DNL,sin∠BKN=sin∠DLN,故BK/BN = DL/DN。
公式:BK/BN = DL/DN
提示:注意对顶角相等和已知角相等。
步骤 5/5
目标:结合乘积关系求解ND
由BK/BN = DL/DN得BK·DN = BN·DL。又由LC·BK = KA·DL,两式相除得DN/LC = BN/KA。代入已知AM=1, MC=2, BN=3,由相交弦定理得KA·KB = AM·MC=2,且LC·LD = BN·ND=3ND。联立解得ND=6。
公式:DN/LC = BN/KA, KA·KB=2, LC·LD=3ND
提示:注意利用相交弦定理。
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