某市江滨有一处边长为50米的等边三角形广场。广场里设计有三个大小相等的圆环鹅卵石道路供市民散步。如图所示,各圆相切,各圆与三角形也相切。问:沿三个圆环外围石道(不含圆切点之间的弧)散步一圈约为多少米?
如图1所示,连接3个圆与三角形切点的线段明显为三角形的中位线。三个圆的圆心的连线构成等边三角形,则三个圆切点之间的弧构成了圆心角为180度的半圆,那么所求三个圆环外围石道(不含圆切点之间的弧)的长度相当于3-0.5=2.5个圆的周长。设小圆的半径为r,三角形和圆的各个位置字母标记如图。
方法一,如图2所示,连接OF、GD、FG、OD,过F作GD的垂线交GD于点K。FO=2GF=2r;在三角形ABC中,GD为三角形的中位线,则GD=50÷2=25,∠AGD=∠B=60°,因FG⊥AB,则∠DGF=90°-60°=30°;在三角形GKF中,GK=。根据“GD=FO+2GK”可列方程
,解得r≈6.7。则散步一圈约为2π×6.7×2.5≈105米。故本题选B。
方法二,如图3所示,连接AM、CG,两线交于点H,过点F作AM的垂线交AM于点N。因AM为∠BAC的角平分线,∠BAC==30°,则∠AHG=60°。因AG=
AB=25,在三角形AGH中,GH=AG÷
=
。又因GF=FN=r,则FH=GH-GF=
。在三角形FNH中,FN=FH×
解得r≈6.7。则散步一圈约为2π×6.7×2.5≈105米。故本题选B。
方法三,也可在图3的基础上连接AF,如图4所示。则AF是∠BAM的角平分线,∠GAF=15°。则在三角形AGF中,AG=25,GF=r=AG×tan15°≈25×0.268=6.7。则散步一圈约为2π×6.7×2.5≈105米。故本题选B