2021 AIME I Problema 9

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 9 del 2021 AIME I, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2021 AIME I, o revisar la clave de respuestas.

Todos los problemas se usan con el permiso legal oficial de la Mathematical Association of America (MAA).

Conceptos:trapeciogeometría analíticafórmula de la distancia

Nivel de dificultad: 2990

9.

Sea ABCDABCD un trapecio isósceles con AD=BCAD = BC y AB<CD.AB \lt CD. Suponga que las distancias de AA a las rectas BC,BC, CD,CD, y BDBD son 15,15, 18,18, y 10,10, respectivamente. Sea KK el área de ABCD.ABCD. Halle 2K.\sqrt{2} \cdot K.

Let ABCDABCD be an isosceles trapezoid with AD=BCAD = BC and AB<CD.AB \lt CD. Suppose that the distances from AA to the lines BC,BC, CD,CD, and BDBD are 15,15, 18,18, and 10,10, respectively. Let KK be the area of ABCD.ABCD. Find 2K.\sqrt{2} \cdot K.

Solución:

Como ABCD,AB \parallel CD, la distancia 1818 de AA a CDCD es la altura. Ponga D=(0,0),D = (0, 0), C=(c,0),C = (c, 0), A=(a,18),A = (a, 18), B=(ca,18),B = (c - a, 18), y sea u=AB=c2a>0.u = AB = c - 2a \gt 0. Las fórmulas de distancia punto-recta dan 18u324+a2=15(to BC),18u324+(u+a)2=10(to BD), \begin{aligned} \frac{18u}{\sqrt{324 + a^2}} &= 15 \quad (\text{to } BC), \\ \small \frac{18u}{\sqrt{324 + (u + a)^2}} \\ &= 10 \quad (\text{to } BD), \end{aligned} así que 324+a2=(6u5)2324 + a^2 = \left(\frac{6u}{5}\right)^2 y 324+(u+a)2=(9u5)2.324 + (u + a)^2 = \left(\frac{9u}{5}\right)^2.

Restando, u(u+2a)=813625u2=95u2,u(u + 2a) = \frac{81 - 36}{25}u^2 = \frac{9}{5}u^2, por lo que u+2a=95uu + 2a = \frac{9}{5}u y a=25u.a = \frac{2}{5}u. Sustituyendo de nuevo, 324=36u2254u225=32u225,324 = \frac{36u^2}{25} - \frac{4u^2}{25} = \frac{32u^2}{25}, así que u2=20258u^2 = \frac{2025}{8} y u=4524.u = \frac{45\sqrt{2}}{4}.

Entonces CD=c=u+2a=95uCD = c = u + 2a = \frac{9}{5}u =8124,= \frac{81\sqrt{2}}{4}, y K=AB+CD218=9(4524+8124)=56722, \begin{aligned} K &= \frac{AB + CD}{2} \cdot 18 \\ &= 9\left(\frac{45\sqrt{2}}{4} + \frac{81\sqrt{2}}{4}\right) \\ &= \frac{567\sqrt{2}}{2}, \end{aligned} así que 2K=567.\sqrt{2} \cdot K = 567.

Since ABCD,AB \parallel CD, the distance 1818 from AA to CDCD is the height. Put D=(0,0),D = (0, 0), C=(c,0),C = (c, 0), A=(a,18),A = (a, 18), B=(ca,18),B = (c - a, 18), and let u=AB=c2a>0.u = AB = c - 2a \gt 0. The point-to-line distance formulas give 18u324+a2=15(to BC),18u324+(u+a)2=10(to BD), \begin{aligned} \frac{18u}{\sqrt{324 + a^2}} &= 15 \quad (\text{to } BC), \\ \small \frac{18u}{\sqrt{324 + (u + a)^2}} \\ &= 10 \quad (\text{to } BD), \end{aligned} so 324+a2=(6u5)2324 + a^2 = \left(\frac{6u}{5}\right)^2 and 324+(u+a)2=(9u5)2.324 + (u + a)^2 = \left(\frac{9u}{5}\right)^2.

Subtracting, u(u+2a)=813625u2=95u2,u(u + 2a) = \frac{81 - 36}{25}u^2 = \frac{9}{5}u^2, hence u+2a=95uu + 2a = \frac{9}{5}u and a=25u.a = \frac{2}{5}u. Substituting back, 324=36u2254u225=32u225,324 = \frac{36u^2}{25} - \frac{4u^2}{25} = \frac{32u^2}{25}, so u2=20258u^2 = \frac{2025}{8} and u=4524.u = \frac{45\sqrt{2}}{4}.

Then CD=c=u+2a=95uCD = c = u + 2a = \frac{9}{5}u =8124,= \frac{81\sqrt{2}}{4}, and K=AB+CD218=9(4524+8124)=56722, \begin{aligned} K &= \frac{AB + CD}{2} \cdot 18 \\ &= 9\left(\frac{45\sqrt{2}}{4} + \frac{81\sqrt{2}}{4}\right) \\ &= \frac{567\sqrt{2}}{2}, \end{aligned} so 2K=567.\sqrt{2} \cdot K = 567.

← Problema 8#8Examen completoProblema 10#10 →

El Problema 9 en otros años