Question

ДАЮ 60 БАЛЛОВ.


В треугольнике ABC AB=√21,BC=3√21, биссектриса внешнего угла треугольника при вершине B пересекает прямую AC в точке P, угол APB равен 30∘. Найдите BP.

Answer 1

Внешний угол треугольника равен сумме двух других не смежных с ним.

Пусть ∠CAB = y;  ∠BCA = x.

Тогда внешний угол при вершине B равен x+y.

Биссектриса делит угол пополам, поэтому ∠ABP = $\dfrac{x+y}2$

По свойству внешнего угла из ΔAPB имеем:

∠CAB = ∠APB+∠ABP;

y = 30°+$\dfrac{x+y}2;$

2y = 60°+x+y;

y = 60°+x = ∠CAB.

В ΔABCD, по теореме синусов, получим равенство:

$\dfrac{BC}{\sin\left( \angle CAB\right) } =\dfrac{AB}{\sin\left( \angle BCA\right) };\\\\BC\cdot \sin\left( \angle BCA\right) =AB\cdot \sin\left( \angle CAB\right) ;$

3√(21)·sin(x) = √(21)·sin(60°+x);

3sin(x) = sin(60°)·cos(x)+cos(60°)·sin(x);

3sin(x) = $\dfrac{\sqrt3}2$ ·cos(x)+$\dfrac12$ ·sin(x);

6sin(x)-sin(x) = 5sin(x) = √(3)·cos(x);

Если cos x = 0, то sin x = 0, но синус и косинус не могут одновременно равняться нулю, тогда поделим на cos x ≠ 0;

tg(x) = $\dfrac{\sqrt3}5$ .

Найдём sin(x):

${\tt tg}^2x=\dfrac1{\cos ^2x}-1\Leftrightarrow \cos ^2x=\dfrac1{{\tt tg}^2x+1};\\\\\cos^2x=\dfrac1{\dfrac3{25}+1} =\dfrac{25}{3+25} =\dfrac{25}{28};$

По ОТГ:

$\sin ^2x=1-\cos^2x=1-\dfrac{25}{28} =\dfrac{28-25}{28} =\dfrac3{28};$

sin(x) = +√(3/28) т.к. 0 < x < 180°, как угол треугольника.

По теореме синусов в ΔCPB:

$\dfrac{BP}{\sin \left( \angle BCA\right) }=\dfrac{BC}{\sin \left( \angle CPB\right) };\\\\BP=\dfrac{BC\cdot \sin \left( \angle BCA\right) }{\sin \left( \angle CPB\right) };\\\\BP=\dfrac{3\sqrt{21}\cdot \sin x}{\sin 30^{\circ }} =\dfrac{3\sqrt{21}\cdot \dfrac{\sqrt3}{\sqrt{28}}}{1/2};\\\\BP=\dfrac{2\cdot 3\sqrt{21} \cdot \sqrt3}{2\sqrt7} =3\cdot (\sqrt3)^2=9$

Ответ: 9.