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填充第 7 題:
題目只要求 \(\cos\angle BAC\),所以不失一般性,可以將 \(\triangle ABC\) 以相似形放大,
使得 \(A\) 在 \(\overline{OM}\) 上,\(B\) 在 \(\overline{ON}\) 上,\(C\) 在 \(\overline{NM}\) 上,
令 \(A(a,0), B(0,b)\),依照 \(\overline{DE}=\overline{EF}\) 且 \(\overline{GH}=\overline{HI}\) 的特性,
可得 \(C(2a,3b)\)。
令 \(\overline{AB}\) 的中點為 \(\displaystyle D(\frac{a}{2},\frac{b}{2})\)
因為 \(\overline{JK}=\overline{KL}\),可得 \(\vec{CD}\)垂直\(\vec{MN}\),\(\vec{CD}\cdot \vec{MN}=0\Rightarrow 4a-3b=0\)
且因為 \(C\) 在 \(\overleftrightarrow{MN}\) 上, 可得 \(\displaystyle \frac{2a}{4}+\frac{2b}{3}=0\)
兩者解聯立,可解得 \(\displaystyle a=\frac{18}{25}, b=\frac{24}{25}\)
從而得 \(\displaystyle\cos\angle BAC = \frac{\vec{AB}\cdot\vec{AC}}{\left|\vec{AB}\right|\left|\vec{AC}\right|}\)
註一:在算夾角前,可以將 \(\vec{AB},\vec{AC}\) 先適度伸縮,就換變得很好算了。)
註二:甚至不用解出 \(a,b\) 的實際值,由 \(4a-3b=0\Rightarrow a:b=3:4\),
令 \(a=3t, b=4t\),其中 \(t>0\),
即可得 \(\displaystyle\cos\angle BAC = \frac{\vec{AB}\cdot\vec{AC}}{\left|\vec{AB}\right|\left|\vec{AC}\right|}\) 之值。