Question

Un cuadrilátero convexo $ABCD$ de área $2002$ contiene un punto $P$ en su interior tal que $PA=24,$ $PB=32,$ $PC=28,$ y $PD=45.$ Halla el perímetro de $ABCD.$

A convex quadrilateral $ABCD$ with area $2002$ contains a point $P$ in its interior such that $PA=24,$ $PB=32,$ $PC=28,$ and $PD=45.$ Find the perimeter of $ABCD.$

$4\sqrt{2002}$

$2\sqrt{8465}$

$2\left(48+\sqrt{2002}\right)$

$2\sqrt{8633}$

$4\left(36+\sqrt{113}\right)$

Solución:

Para cualquier cuadrilátero, el área es a lo sumo $\tfrac12\,d_1 d_2$ donde $d_1,d_2$ son las diagonales, con igualdad exactamente cuando son perpendiculares. Aquí $\begin{gathered} 2002=\text{Area} \\ {}\le \tfrac12\,AC\cdot BD \\ {}\le \tfrac12(PA+PC)(PB+PD) \\ {}= \tfrac12\cdot52\cdot77 \\ {}= 2002. \end{gathered}$

La igualdad obliga a que las diagonales sean perpendiculares y se corten en $P.$ Entonces $\begin{aligned} AB &= \sqrt{24^2+32^2}=40, \\ BC &= \sqrt{28^2+32^2}=4\sqrt{113}, \end{aligned}$ $\begin{aligned} CD &= \sqrt{28^2+45^2}=53, \\ DA &= \sqrt{45^2+24^2}=51. \end{aligned}$

El perímetro es $144+4\sqrt{113}=4\left(36+\sqrt{113}\right).$

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

For any quadrilateral, the area is at most $\tfrac12\,d_1 d_2$ where $d_1,d_2$ are the diagonals, with equality exactly when they are perpendicular. Here $\begin{gathered} 2002=\text{Area} \\ {}\le \tfrac12\,AC\cdot BD \\ {}\le \tfrac12(PA+PC)(PB+PD) \\ {}= \tfrac12\cdot52\cdot77 \\ {}= 2002. \end{gathered}$

Equality forces the diagonals to be perpendicular and to intersect at $P.$ Then $\begin{aligned} AB &= \sqrt{24^2+32^2}=40, \\ BC &= \sqrt{28^2+32^2}=4\sqrt{113}, \end{aligned}$ $\begin{aligned} CD &= \sqrt{28^2+45^2}=53, \\ DA &= \sqrt{45^2+24^2}=51. \end{aligned}$

The perimeter is $144+4\sqrt{113}=4\left(36+\sqrt{113}\right).$

Thus, the correct answer is E.

2002 AMC 12B Problema 24

Solución:

El Problema 24 en otros años