如图所示,${{S}_{1}}$ 和 ${{S}_{2}}$ 是直角三角形 $ABC$ 的两个内接正方形.若 ${{S}_{1}}$ 的面积为 $441$,${{S}_{2}}$ 的面积为440,求 $AC+CB$ 的值.
【难度】
【出处】
1987年第5届美国数学邀请赛(AIME)
【标注】
  • 知识点
    >
    平面几何
【答案】
462
【解析】
如图所示,令 $a=BC$,$b=AC$,${{T}_{1}}$,${{T}_{2}}$,${{S}_{1}}$,${{S}_{2}}$,${{S}_{3}}$ 均为图中所示的各三角形的面积.由相似三角形面积比等于相似比平方得 $\frac{{{S}_{1}}}{{{S}_{\vartriangle ABC}}}=\frac{440}{{{a}^{2}}}$,$\frac{{{T}_{1}}}{{{S}_{\vartriangle ABC}}}\text{=}\frac{441}{{{a}^{2}}}$.所以 $\frac{{{S}_{1}}}{{{T}_{1}}}\text{=}\frac{440}{441}$.同理 $\frac{{{S}_{2}}}{{{T}_{2}}}=\frac{440}{441}$.
所以 $\frac{{{S}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{S}_{2}}}{{{T}_{2}}}=\frac{440}{441}$,
${{S}_{\vartriangle ABC}}={{S}_{1}}+{{S}_{2}}+{{S}_{3}}+440=\frac{440}{441}\left({{T}_{1}}+{{T}_{2}}+441 \right)+{{S}_{3}}$
$=\frac{440}{441}{{S}_{\vartriangle ABC}}+{{S}_{3}}$,
${{S}_{3}}=\frac{1}{441}{{S}_{\vartriangle ABC}}$.
又三角形 ${{S}_{3}}$ 的斜边 $\text{=}\sqrt{440}$,得 $AB=\sqrt{440}\times\sqrt{\frac{{{S}_{\vartriangle ABC}}}{{{S}_{3}}}}=21\sqrt{440}$.
设三角形 ${{S}_{3}}$ 斜边上的高为 ${{h}_{1}}$,三角形 $ABC$ 斜边 $AB$ 上的高为 $h$,则 $\frac{{{h}_{1}}}{h}=\frac{1}{21}$,又 $h={{h}_{1}}+\sqrt{440}$,所以 $h=\frac{21}{20}\sqrt{440}$.
由 $ab=AB\cdot h=21\sqrt{440}\times \frac{21}{20}\sqrt{440}={{21}^{2}}\times 22$,得
${{\left( a+b \right)}^{2}}=A{{B}^{2}}+2ab={{21}^{2}}\times440+2\times {{21}^{2}}\times 22$
$={{21}^{2}}\times{{22}^{2}}$,
所以 $AC+CB=a+b=21\times22=462$.
答案 解析 备注
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