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文檔簡(jiǎn)介

專(zhuān)題16奔馳定理與四心問(wèn)題

【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】

—.四心的概念介紹:

(1)重心:中線的交點(diǎn),重心將中線長(zhǎng)度分成2:1.

(2)內(nèi)心:角平分線的交點(diǎn)(內(nèi)切圓的圓心),角平分線上的任意點(diǎn)到角兩邊的距離相等.

(3)外心:中垂線的交點(diǎn)(外接圓的圓心),外心到三角形各頂點(diǎn)的距離相等.

(4)垂心:高線的交點(diǎn),高線與對(duì)應(yīng)邊垂直.

二.奔馳定理,解決面積比例問(wèn)題

重心定理:三角形三條中線的交點(diǎn).

已知AABC的頂點(diǎn)A(玉,必),B(X2,%),C(x3,%),貝U△ABC的重心坐標(biāo)為

'3'3''

注意:(1)在中,若。為重心,則函+礪+詼=6.

(2)三角形的重心分中線兩段線段長(zhǎng)度比為2:1,且分的三個(gè)三角形面積相等.

重心的向量表示:AG=-AB+-AC.

33

4

奔馳定理:,4?加+既-0耳+51"=0,則403、△AOC、的面積之比等于4:4:4

奔馳定理證明:如圖,令4函=兩,4礪=西,^OC=OQ,即滿(mǎn)足西i+礪i+南=0

三.三角形四心與推論:

(1)O是AABC的重心::SACO.:SA,0B=1:1:1<^OA+OB+OC=6.

(2)O是△ABC的內(nèi)心:^ABOC-^ACOA-^/\AOB—c<=>OA+OB+OC=0.

(3)O是△ABC的外心:

SAB0C:SACOA:S^OB=sin2A:sin2B:sin2C=sin2AOA+sin2BOB+sin2COC=0.

(4)O是AABC的垂心:SARnr::S.AnR=tanA:tanB:tanC<^>tanAOA+tanBOB+tanCOC=0.

【方法技巧與總結(jié)】

(1)內(nèi)心:三角形的內(nèi)心在向量陷+陷所在的直線上.

網(wǎng)IACI

|AB|-PC+|BC|-PC+|S|-PB=OOP為人短。的內(nèi)心.

(2)外心:|西卜|麗|=|園=「為"BC的外心.

(3)垂心:麗?麗=麗?元=元?詼oP為△ABC的垂心.

(4)重心:可+麗+元=6oP為AABC的重心.

【題型歸納目錄】

題型一:奔馳定理

題型二:重心定理

題型三:內(nèi)心定理

題型四:外心定理

題型五:垂心定理

【典例例題】

題型一:奔馳定理

例1.(多選題)(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))“奔馳定理”是平面向量中一個(gè)非常優(yōu)美的結(jié)論,因?yàn)檫@個(gè)定理

對(duì)應(yīng)的圖形與“奔馳”轎車(chē)(Mercedesbewz)的/og。很相似,故形象地稱(chēng)其為“奔馳定理”.奔馳定理:已知。是

△MC內(nèi)的一點(diǎn),“B0C、△AOC、的面積分別為梟、SB、”,則邑-函+§B-OS+Sc?詼=。.若

。是銳角”1BC內(nèi)的一點(diǎn),ZBAC、ZABC、N4CB是AABC的三個(gè)內(nèi)角,且點(diǎn)。滿(mǎn)足

OAOB^OBOC=OCOA,貝!1()

A.。為AASC的垂心

B.ZAOB=7T-ZACB

c.|OA|:|OB|:|oc|=sinABAC:sinZABC:sinZACB

D.tanABAC-OA+tanZABC-OB+tanZACB-OC=0

例2.(多選題)(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))點(diǎn)。在△A3C所在的平面內(nèi),則以下說(shuō)法正確的有()

UUQuum)

uunuurABAC

A.若動(dòng)點(diǎn)尸滿(mǎn)足。尸=。4+丸Uttti-------------bTWtti----------a>0),則動(dòng)點(diǎn)。的軌跡一定經(jīng)過(guò)△ABC的垂心;

AB|sinB|AC|sinC

UUIUULUuumuu

uur“uun

BCBASn

B.若OA?(jWttp03?(JULEIm)=°,則點(diǎn)。為△ABC的內(nèi)心;

AC\BC\BA

C.^(OA+OB)AB=(OB+OC)BC=Of則點(diǎn)。為△ABC的外心;

/uniuum、

uunuurAD.「

D.若動(dòng)點(diǎn)。滿(mǎn)足OP=OA+4a------+TOB------(2>0),則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡一定經(jīng)過(guò)△A3C的重心.

|AB|cosB|AC|cosC?

例3.(多選題)(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))奔馳定理:已知。是△回(?內(nèi)的一點(diǎn),ABOC,AAOC,^AOB

的面積分別為力,SB,SC,則&-E+SB?麗+&?無(wú)=0.“奔馳定理”是平面向量中一個(gè)非常優(yōu)美的結(jié)論,

因?yàn)檫@個(gè)定理對(duì)應(yīng)的圖形與“奔馳”轎車(chē)(Mercedesbenz)的/ogo很相似,故形象地稱(chēng)其為“奔馳定理”.若。、

P是銳角內(nèi)的點(diǎn),A、B、C是AASC的三個(gè)內(nèi)角,且滿(mǎn)足西+麗+定=3再,

OAOB=OBOC=OCOA,貝I()

AUQ-C—J.???

APAB,?APBC'u^XPCA一宣?乙??

B.NA+N5OC=TT

C.|OA|:|(?B|:|oc|=cosA:cosB:cosC

D.tanAOA+tanBOB+tanCOC=0

例4.(多選題)(2022?浙江?高三專(zhuān)題練習(xí))如圖,已知點(diǎn)G為△回(7的重心,點(diǎn)。,E分別為AB,AC上

的點(diǎn),且。,G,E二點(diǎn)共線,AZ)=THABfAE=nAC,機(jī)>0,n>0,記△AZ)EI,△ABC,四邊形

的面積分別為s.s2,S3,貝I()

A

D

S35

例5.(河南省安陽(yáng)市2021-2022學(xué)年高一年級(jí)下學(xué)期階段性測(cè)試(五)數(shù)學(xué)試卷)已知。是AABC內(nèi)的一

點(diǎn),若ABOC,M(9C,MOB的面積分別記為力邑,邑,則E?函+§2?/+S3?肉=6.這個(gè)定理對(duì)應(yīng)的圖形與

“奔馳”轎車(chē)的log。很相似,故形象地稱(chēng)其為“奔馳定理”.如圖,已知。是AABC的垂心,n.OA+2OB+3OC=6,

則tan4L4C:tanNABC:tan/ACB=()

A.1:2:3B.1:2:4C.2:3:4D.2:3:6

例6.(2021?四川德陽(yáng)?高?一期末)已知產(chǎn)是AASC內(nèi)部一點(diǎn),且用+3萬(wàn)+呢=

面積之比為()

A.1:3:5B.5:3:1C.1:9:25D.25:9:1

例7.(2022?安徽?蕪湖一中三模(理))平面上有AABC及其內(nèi)一點(diǎn)。,構(gòu)成如圖所示圖形,若將AOAB,AC?C,

crULIUUULlUIUi

的面積分別記作s0,Sa,Sb,則有關(guān)系式SJOA+S/O3+SJOC=0.因圖形和奔馳車(chē)的bg。很相似,

常把上述結(jié)論稱(chēng)為“奔馳定理”.己知AABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,若滿(mǎn)足

a-OA+bOB+cOC=6,則。為AABC^T()

A

C.重心D.垂心

例8.(2022?云南?一模(理))在AABC中,D是直線AB上的點(diǎn).若2麗=麗+2瓦,記/XACB的面積為S-

S,

△ACD的面積為S2,貝1喘=()

2

A.—B.-C.-D.-

6233

例9.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在平面四邊形45co中,已知AASC的面積是△ACD的面積的2倍.若存

在正實(shí)數(shù)工,'使得衣=1-4)荏+而成立,則2x+y的最小值為()

A.1B.2C.3D.4

例10.(2022.上海?高三專(zhuān)題練習(xí))如圖,P為AABC內(nèi)任意一點(diǎn),角A,B,C的對(duì)邊分別為。,b,J

總有優(yōu)美等式S“Bc麗+S?AC而+S-定成立,因該圖形酷似奔馳汽車(chē)車(chē)標(biāo),故又稱(chēng)為奔馳定理.現(xiàn)

有以下命題:

①若p是的重心,則有可+而+定=0;

②若°國(guó)+方而+cP可=0成立,則P是AABC的內(nèi)心;

—?2—?1—.

③若=+則△板=2:5;

④若尸是AABC的外心,A=;,而=相而+”元,則7〃+〃e[-也1).

則正確的命題有.

例11.(2022?江西宜春?高三期末(理))己知名.=3,點(diǎn)M是△ABC內(nèi)一點(diǎn)且兩+2礪=國(guó),則AMBC

的面積為()

uuuriuiniuun

例12.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))己知點(diǎn)M是AABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),^AM=-AB+-AC,貝U人45河與

23

△BOW的面積之比為()

A.—B.—C.2D.一

323

例13.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知點(diǎn)。為正AABC所在平面上一點(diǎn),且滿(mǎn)足西+彳歷+(1+4)灰^=0,

若ACMC的面積與AOLB的面積比值為1:4,則2的值為()

A.1B.-

23

C.2D.3

【方法技巧與總結(jié)】

奔馳定理:如圖,已知尸為AABC內(nèi)一點(diǎn),貝I有S“BC?麗+S△尸AC?而?前=初

由于這個(gè)定理對(duì)應(yīng)的圖象和奔馳車(chē)的標(biāo)志很相似,我們把它稱(chēng)為“奔馳定理”.這個(gè)定理對(duì)于利用平面向

量解決平面幾何問(wèn)題,尤其是解決跟三角形的面積和“四心”相關(guān)的問(wèn)題,有著決定性的基石作用.

題型二:重心定理

例14.(2022?浙江紹興?模擬預(yù)測(cè))已知AABC是圓心為0,半徑為R的圓的內(nèi)接三角形,M是圓。上一點(diǎn),

G是AABC的重心.若兩貝1J田12+兩°+兩。=.

例15.(2022.江蘇南京.模擬預(yù)測(cè))在AASC中,超近=0,網(wǎng)=3,困=4,0為AABC的重心,O在

邊BC上,且AT>_LBC,則而.

例16.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在△ABC中,屈=£,CA=B,且。?=。。+加pi-------+臼-----,meR,

|6z|sinB|&|sinA

則點(diǎn)P的軌跡一定通過(guò)△ABC的()

A.重心B.內(nèi)心

C.外心D.垂心

例17.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知A,B,C是平面上不共線的三點(diǎn),。為坐標(biāo)原點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P滿(mǎn)足麗=

OA+(1-^)辦+(1+2%>n],則點(diǎn)尸的軌跡一定經(jīng)過(guò)()

A.ZVIBC的內(nèi)心B.△ABC的垂心

C.ZXABC的重心D.A8邊的中點(diǎn)

例18.(2022.河北?石家莊二中模擬預(yù)測(cè))在AA6C中,G為重心,AC=2^3,BG=2,則荏.比=.

例19.(2022?四川達(dá)州?一模(文))在AABC中,G為重心,AC=2石,BG=2,則版.潴=.

例20.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí)(理))在AABC中,點(diǎn)G是"15c的重心,過(guò)點(diǎn)G作直線分別交線段48,

AB于點(diǎn)、N,M(M,N不與AASC的頂點(diǎn)重合),則沁的最小值為.

)△CMG

例21.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在△ABC中,AB=1,ZABC=60°,尼?福=一1,若。是△ABC的重

心,K!lBO-AC=.

例22.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))如圖,。是AABC的重心,AB=a,AC=b,。是邊BC上一■點(diǎn),且BD=3DC<

OD=44+〃B,則4+〃=.

例23.(2022?重慶?三模)已知。為AABC的重心,記麗=£,OB=b,則就=()

A.—2a—5B.—a+2bC.a—2bD.2a+b

例24.(2022.安徽蚌埠?模擬預(yù)測(cè)(理))已知點(diǎn)尸是AABC的重心,則下列結(jié)論正確的是(

A.(sin2A)PA+(sin2B)PB+(sin2C)PC=0

B.(sin+(sinB)PB+(sinC)PC=0

C.(tanA)PA+(tanPB+(tanC)PC=0

D.PA+PB+PC=O

27r

例25.(2022.遼寧?二模)已知點(diǎn)尸為△ABC的重心,AB=3,AC=6,A=q-,點(diǎn)Q是線段8尸的中點(diǎn),

則I而I為()

5廠3

A.2B.—C.yj3D.一

22

例26.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))設(shè)。是平面上一定點(diǎn),A、B、C是平面上不共線的三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)尸滿(mǎn)足

OP=OA+^(AB+AC),2e[0,+oo),則P的軌跡一定通過(guò)々IBC的()

A.外心B.內(nèi)心C.重心D.垂心

例27.(2022?寧夏石嘴山?一模(理))已知G是△ABC重心,若網(wǎng)=2,甌卜而,則而.芯的值為()

A.4B.1C.-2D.2

例28.(2022?黑龍江?哈九中高三開(kāi)學(xué)考試(理))數(shù)學(xué)家歐拉于1765年在其著作《三角形中的幾何學(xué)》首

次指出:△ABC的外心。,重心G,垂心H,依次位于同一條直線上,且重心到外心的距離是重心到垂心

距離的一半,該直線被稱(chēng)為歐拉線.若AB=4,AC=2,則下列各式不正確的是()

A.AGBC-4=0.B.2GO=-GH

C.AOBC+6=0D.OH=OA+OB+OC

例29.(2022?湖北省鄂州高中高三期末)在AABC中,A.,G為AASC的重心,若而?覆=而.蔗=6,

則AABC外接圓的半徑為()

A.GB.理C.2D.273

JT

例30.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí)(理))在△A3C中,A=—,。為△ABC的重心,若=,

則△ABC外接圓的半徑為()

A.BB.氈C.73D.逑

333

例31.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知△ABC的三個(gè)內(nèi)角分別為ABC。為平面內(nèi)任意一點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P滿(mǎn)足

___、___、sr

OP=OA+A『——+『——"e(O,+⑹則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡一定經(jīng)過(guò)AASC的()

|AqsinB|AC|sinC

A.重心B.垂心C.內(nèi)心D.外心

【方法技巧與總結(jié)】

三角形的重心一定在三角形的中線上,所以,在等式中顯示出的現(xiàn)象是兩個(gè)相加的向量,前面的系數(shù)

相同,還需注意兩個(gè)系數(shù)相同的向量相加的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生中點(diǎn).

題型三:內(nèi)心定理

例32.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))若。在AABC所在的平面內(nèi),且滿(mǎn)足以下條件

畫(huà)]篇一部,加玄[篇一戰(zhàn)則。是八板的()

A.垂心B.重心C.內(nèi)心D.外心

例33.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知點(diǎn)。是平面上一定點(diǎn),A,B,C是平面上不共線的三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)尸

滿(mǎn)足由=礪+%(4e(0,+<?)),則點(diǎn)P的軌跡一定通過(guò)△ABC的()

A.夕卜心B.內(nèi)心C.重心D.垂心

例34.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))己知及AABC中,AB=3,AC=4,BC=5,/是AASC的內(nèi)心,P是“BC

內(nèi)部(不含邊界)的動(dòng)點(diǎn).若/=;1疝+〃42(4,〃?尺),則彳+〃的取值范圍是.

例35.(2022.廣西柳州.高一期中)設(shè)。為AABC的內(nèi)心,AB=AC=5,BC=8,AO=mAB+nBC(m,neR),

則/+〃=_______________

例36.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))AABC中,a、b、c分別是8C、AC、AB的長(zhǎng)度,若。.函+6?麗+c?宓=3,

則。是)

A.外心B.內(nèi)心C.重心D,垂心

例37.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在AASC中,AB=2AC,動(dòng)點(diǎn)M滿(mǎn)足赤.(反'+m)=0,則直線AM—

定經(jīng)過(guò)AASC的()

A.垂心B.內(nèi)心C.外心D.重心

例38.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知△ABC的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c.ZXABC內(nèi)一點(diǎn)M

滿(mǎn)足:a-MA+b-MB+c-MC^O^則M一定為△ABC的()

A.外心B.重心C,垂心D.內(nèi)心

例39.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))己知。是AABC所在平面上的一點(diǎn),角A、B、C所對(duì)的邊分別為a,b,c,

若所=四土2空土空(其中尸是AABC所在平面內(nèi)任意一點(diǎn)),則。點(diǎn)是AABC的()

a+b+c

A.外心B.內(nèi)心C.重心D.垂心

【方法技巧與總結(jié)】

角平分線定理:若麗=£,OB=b,則ZAOB平分線上的向量。礪為為由而決定.

l?l\b\

角平分線定理證明:令卷和分別為西和麗方向上的單位向量,蘭+是以含和;f;為一組

⑷⑸\a\\b\\a\\b\

鄰邊的平行四邊形過(guò)O點(diǎn)的的一條對(duì)角線,而此平行四邊形為菱形,故互+R在NAO3平分線上,但

lai⑸

/AOB平分線上的向量?jī)伞鼋K點(diǎn)的位置由的決定.當(dāng)4=1時(shí),四邊形。4MB構(gòu)成以NAOB=120。的菱形.

題型四:外心定理

TT

例40.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在AABC中,AB=4,AC=3,A=§,點(diǎn)。為AASC的外心,若

AO=AAB+juAC,X、則九=.

例41.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知。是平面上的一定點(diǎn),AB,C是平面上不共線的三個(gè)點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)尸滿(mǎn)

_________________________\

足赤=。8:*力§+一>,Xe(0,+s),則動(dòng)點(diǎn)尸的軌跡一定通過(guò)AA?C的()

2|^|AB|cosB|AC|COSC^

A.重心B.外心C.內(nèi)心D.垂心

例42.(2022?全國(guó)?模擬預(yù)測(cè))在AABC中,AB=2,AC=2^/3,3c=4,點(diǎn)。為AABC的外心,則祈.肥=

,P是三角形ABC外接圓圓心。上一動(dòng)點(diǎn),則麗?(而+正)的最小值為.

例43.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))設(shè)。為AABC的外心,若彩=通+2AC,則sinABAC的值為.

例44.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在AABC中,點(diǎn)。為AABC的外心,|而|=6,則荏.同=,

例45.(2022?寧夏六盤(pán)山高級(jí)中學(xué)二模(理))已知AABC中,AB=AC=1,BC=&,點(diǎn)。是△ABC的外

心,貝1]仍不豆=.

例46.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知在△A8C中,AB=1,BC=R,AC=2,點(diǎn)。為△ABC的外心,若

AO=sAB+tAC>則有序?qū)崝?shù)對(duì)(s1)為.

例47.(2022?浙江?寧波諾丁漢附中模擬預(yù)測(cè))在AABC中,點(diǎn)。、點(diǎn)”分別為AABC的外心和垂心,

IAB|=5,|AC|=3,則由.而=.

例48.(2022?河南.襄城縣教育體育局教學(xué)研究室二模(文))已知A4BC的外心為。,若荏+Z?=2Q

且。4=AB,則B=.

例49.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在平面直角坐標(biāo)系WV中,04=(1,3),詼=(3,1),OC=xOA+yOB(其

中xcR,ywR).

⑴若點(diǎn)C在直線AB上,且反,通,求的值.

⑵若點(diǎn)。為公。鉆的外心,求點(diǎn)C的坐標(biāo).

例50.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))設(shè)。為AABC的外心,a,。分別為角A,B,C的對(duì)邊,若6=3,

c=5,則方?瓦()

A.8B.-8C.6D.-6

例51.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知AABC的外心為0,2AC=53C=10,貝九2反.通=()

A.11B.10C.20D.21

JT

例52.(2022.全國(guó)?模擬預(yù)測(cè)(理))在AABC中,ZABC=-,。為AABC的外心,麗.詼=2,BCBO=4,

I,UUUL1U

則R4?5C=()

A.2B.2A/2C.4D.472

例53.(2022.江蘇.華羅庚中學(xué)高三階段練習(xí))在△回(?中,CA=2CB=4,/為△ABC的外心,則方.麗=

()

A.-4B.4C.-6D.6

例54.(2022?江西上饒?二模(理))已知AABC的外心為點(diǎn)。,M為邊3C上的一點(diǎn),且

BM=iMC,ZBAC=^,AOAM=l,貝UAABC的面積的最大值等于()

A."B.6

r3底C3瓜

284

例55.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在AABC中,角B,C的邊長(zhǎng)分別為b,c,點(diǎn)。為AABC的外心,若〃+。?=26,

uumUUILI_

則2。A。的取值范圍是()

C.一*力D.卜;,2)

A.——B.(0,2)

例56.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知平面向量次,而滿(mǎn)足磯痂=0,囪=2,D為線段04上一點(diǎn),

E為△AOB的外心,則麗.麗的值為()

44

A.—2B.—C.-D.2

33

例57.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))在AABC中,設(shè)衣?一而兩.冊(cè),那么動(dòng)點(diǎn)河的軌跡必通過(guò)

的()

A.垂心B.內(nèi)心C.外心D.重心

【方法技巧與總結(jié)】

外心定理:垂直平分線的交點(diǎn),到三個(gè)頂點(diǎn)的距離相等.

(1)AO.AB=-\AB^,AO.AC=-|AC|2;BO.BC=-|BC|2;

222

.—.1—.c1—.c

(2)AO.AF=-\AB\1+-|AC|2,BO?BE=-\AB^+-|BC|2,CO.CD=-|BC|2+-|AC|2;

444444

(3)AO.BC=-|AC|2--|AB|2,W.AC=-|BC|2--|BA|2,CO.AB=-|BC|2--|AC|2.

222222

題型五:垂心定理

例58.(2022?全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))已知。為AABC的垂心,且函+2礪+3歷=6,則角A的值為()

A3兀

A.——B.-

44

2兀c兀

C.—D.-

33

例59.(2022.全國(guó)?高三專(zhuān)題練習(xí))設(shè)。是平面上一定點(diǎn),A,B,C是平面上不共線的三點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)尸滿(mǎn)足

ABAC

OP=OA+A(),4目0,收),則

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