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1992 HKCEE Paper 2 Q.50

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今天有學生問這道會考數學題(1992 HKCEE Paper 2 Q.50):

In the figure, the two circles touch each other at C. The diameter AB of the bigger circle is tangent to the smaller circle at D. If DE bisects ∠ADC, find θ.

(圖一)

A. 24°

B. 38°

C. 45°

D. 52°

E. 66°

其中一個做法是
∠DCA = 90° – θ (∠ in semi-circle)
= ∠ADE (∠ in alt. seg.)
= ∠CDE (angle bisector)
In △ADC,
3(90° – θ) + 24° = 180°
θ = 38°

學生利用兩圓的公切線,發覺怪事:

設 CT 為兩圓公切線,
∠BCT = 24° (∠ in alt. seg.)
∠DEC = ∠DCT = θ + 24° (∠ in alt. seg.)
∠ADE = ∠DEC – ∠CAB = θ (ext. ∠ of △)
∠EDC = θ (angle bisector)
and ∠ECD = θ (∠ in alt. seg.) ………….. (*)
In △CDE,
θ + 24° + θ + θ = 180°
θ = 52°

又比如,依從上面做法,在 (*) 後,考慮
∠ACB = θ + θ = 90°
θ = 45°

究竟答案是 B,C 還是 D?看來當年「香港考試局」(2002 年易名為「香港考試及評核局」)出這多項選擇題的 distractors 是認真想過,不過這題似乎出錯。

從作圖的程序想,先畫直徑 AB,由 A 量 24° 得 C,見下:

此時,同時以 AB 為切線又切大圓於 C 的圓,只有唯一一個,見下。(同學可以想想如何構作下圖的小圓,試用 Geogebra 畫出來)

於是唯一地決定 D 及 E 點的位置:

問題來了,當這一切,包括 θ 已經確定,何來再額外需要 DE 平分 ∠ADC 這個條件?

我嘗試照考試局提供的答案 B 來畫(見下圖),即由 24° 出發畫 C,再由 θ = 38° 得 G,再由角平分線得 H,最後過 C, G, H 得小圓。可見,大小兩圓並不相切。

習題:

  1. 參考(圖一):In the figure, the two circles touch each other at C. The diameter AB of the bigger circle is tangent to the smaller circle at D, find the size of θ.
  2. 如何得出原題的 distractors A 及 E?

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