园丁的难题

公园里有一个圆形的花圃,在它外面有一个水泵。为了浇花的需要,又兼顾花圃外用水的方便,园丁想拉一条直的水管,使它在圆内部分的长度等于圆外部分的长度。可是,这根水管应该怎样拉呢?

假设 AC 是符合愿望的水管,那么

CB=BA

连接 OB、OC,并将 CO 延长与圆周交 D,连接 AD。

∵CB=BA,OC=OD=r

∴OB∥DA

△COB∽△CDA

OB = CO = r DA CD 2r

DA=2OB=2r

因此,只需以 A 点为圆心,2r 为半径画弧交花圃圆周于 D。连接 DO 并交圆周于 C,连接 AC 即为设水管的位置。

值得注意的是:一般情况可以有两个解,分设在左右两侧。但也有唯一解的情况,那是 A 点与圆心连线以后,该连线的长度正好等于 3r。当 A 点与圆心连线大于 3r 时,本题无解。

园丁的难题 - 图1 园丁的难题 - 图2