[1] 解:过O点向正三角形ABC边BC,CA,AB作垂线,分别交BC,CA,AB于D,E,F。连EF。FD,DE,显然点A,E,O,F四点共圆,且AO为直径,又∠EAF=60°所以EF=(5*√3)/2,用同样方法可得:FD=2*√3,DE=(3*√3)/2。
易验证三角形DEF为直角三角。三角形DEF的面积S为:9/2,
注意:点O是三角形DEF的费马点。根据费马点公式:
(EF+FD+DE)^2=(EF^2+FD^2+DE^2+4*S√3)/2=(75+36*√3)/4,所以
EF+FD+DE=[√(25+12*√3)]*√3/2。
设正三角形ABC边长为a,又正三角形ABC的高h=OD+OE+OF,h=(a√3)/2,故
a=√(25+12*√3)
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如对三角形费马点不熟悉,可有下列解法。
[2]解:过O点向正三角形ABC边BC,CA,AB作垂线,分别交BC,CA,AB于D,E,F。连EF。FD,DE,令OD=x,OE=y,OF=z。显然点A,E,O,F四点共圆,且AO为直径,又∠EAF=60°,所以EF=(5*√3)/2,用同样方法可得:FD=2*√3,DE=(3*√3)/2。
注意:∠EOF=∠FOD=∠DOE=120°在三角形OEF,OFD,ODE中,据余弦定理:
y^2+z^2+yz=75/4;
z^2+x^2+zx=12;
x^2+y^2+xy=37/4
解此方程组得x,y,z。
以下省略。
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[3]解 用几何变换直接求(旋转法),可惜我不会在电脑上作图。
将△AOC绕C点按逆时针旋转60°,点A到达点B,点O到达点K,即
△ACO≌ △BCK,且△OCK是正三角形, OK=3,BK=OA=5,OB=4,根据勾股定理逆定理知∠BOK=90°。
延长CO,过B作BL⊥CO交CO的延长线于L。
∠BOL=180-90-60=30°,故BL=2,OL=2√3。
BC^2=BL^2+CE^2=2^2+(3+2√3)^2=25+12√3
。