1964 AMC 12 Problema 39

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

39.

Las longitudes de los lados del triángulo ABCABC son a,a, b,b, c,c, como se muestra, con cba.c\leq b\leq a. Se trazan rectas que pasan por el punto interior PP y por los vértices A,A, B,B, C,C, y que cortan los lados opuestos en A,A', B,B', C,C', respectivamente. Sea s=AA+BB+CC.s=AA'+BB'+CC'. Entonces, para toda posición del punto P,P, ss es menor que:

The magnitudes of the sides of triangle ABCABC are a,a, b,b, c,c, as shown, with cba.c\leq b\leq a. Through interior point PP and the vertices A,A, B,B, C,C, lines are drawn meeting the opposite sides in A,A', B,B', C,C', respectively. Let s=AA+BB+CC.s=AA'+BB'+CC'. Then, for all positions of point P,P, ss is less than:

2a+b2a+b

2a+c2a+c

2b+c2b+c

a+2ba+2b

a+b+ca+b+c

Respuesta: A
Conceptos:argumento extremalacotación a casos límitedesigualdad
Nivel de dificultad: 1850
Pista pequeña:

Un punto de un segmento está más cerca de un vértice fijo que el extremo más lejano de ese segmento

A point on a segment is closer to a fixed vertex than the farther endpoint of that segment

Pista grande:

Acota AAAA', BBBB' y CCCC' por separado usando las longitudes de sus lados adyacentes

Bound AAAA', BBBB', and CCCC' separately using their adjacent side lengths

Solución:

Para un vértice fijo, la distancia al cuadrado es una función convexa a lo largo del lado opuesto, por lo que su máximo se alcanza en un extremo. Como el extremo de cada ceviana está en el interior de su lado, AA<max(AB,AC)=b,BB<max(BA,BC)=a,CC<max(CA,CB)=a. \begin{gathered} AA'\lt\max(AB,AC)=b,\\ BB'\lt\max(BA,BC)=a,\\ CC'\lt\max(CA,CB)=a. \end{gathered} Al sumar se obtiene s<2a+b.s\lt2a+b.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

For a fixed vertex, squared distance is a convex function along the opposite side, so its maximum occurs at an endpoint. Since each cevian endpoint is interior to its side, AA<max(AB,AC)=b,BB<max(BA,BC)=a,CC<max(CA,CB)=a. \begin{gathered} AA'\lt\max(AB,AC)=b,\\ BB'\lt\max(BA,BC)=a,\\ CC'\lt\max(CA,CB)=a. \end{gathered} Adding gives s<2a+b.s\lt2a+b.

Therefore, the correct answer is A.

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