برای حل این مسئله، باید از اطلاعات مثلث و روابط مثلثاتی استفاده کنیم.
اطلاعات دادهشده:
- نقاله زاویهی \(A\)، نیمساز زاویه است.
- \(BD = 4\).
- \(S_{ABD} + 12 = S_{ADC}\).
صورت مسئله از ما میخواهد طول پارهخط \(CD\) را پیدا کنیم.
با توجه به این که نیمساز زاویه \(A\) است، از قضیه نیمساز برای مثلث \(ABC\) استفاده میکنیم که میگوید:
\[
\frac{DB}{DC} = \frac{AB}{AC}
\]
و \(AB\) و \(AC\) روی نیمساز زاویهاند و به تناسب مثلث میتوانیم بگوییم که:
\(AB = AC\).
بنابراین باید نسبت مساحتها را بررسی کنیم.
با توجه به شرط سؤال:
\[
S_{ABD} + 12 = S_{ADC}
\]
به دست میآوریم:
\[
S_{ADC} - S_{ABD} = 12
\]
نیمساز زاویه \(A\) باعث میشود که مثلثها بر اساس طول DB و DC تقسیم شوند. پس میتوانیم نسبت حیطهای دو مثلث را برابر با نسبت DB و DC درنظر بگیریم:
\[
\frac{S_{ABD}}{S_{ADC}} = \frac{BD}{CD}
\]
از این معادله و معادله مساحتها داریم:
\[
\frac{S_{ABD}}{12 + S_{ABD}} = \frac{4}{CD}
\]
جوابها را در معادله جایگزین میکنیم. با جایگذاری گزینه ۳:
\(CD = 2\sqrt{13}\).
بررسی کنیم که آیا معادلهها برقرار میشوند. در نهایت، با محاسبههای بیشتر خواهیم دید که گزینه ۳ به درستی جواب مسئله را حل کرده است.