2025 AMC 12A Problema 10

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

10.

En la figura mostrada abajo, el arco mayor ADAD y el arco menor BCBC tienen el mismo centro, O.O. Además, AA está entre OO y B,B, y DD está entre OO y C.C. El arco mayor AD,AD, el arco menor BC,BC, y cada uno de los dos segmentos ABAB y CDCD tienen longitud 2π.2\pi.

¿Cuál es la distancia de OO a AA?

In the figure shown below, major arc ADAD and minor arc BCBC have the same center, O.O. Also, AA lies between OO and B,B, and DD lies between OO and C.C. Major arc AD,AD, minor arc BC,BC, and each of the two segments ABAB and CDCD have length 2π.2\pi.

What is the distance from OO to A?A?

11

1π+1+π21 - \pi + \sqrt{1 + \pi^2}

12π\dfrac{1}{2}\pi

121+π2\dfrac{1}{2}\sqrt{1 + \pi^2}

22

Respuesta: B
Conceptos:arcocuadrática
Nivel de dificultad: 1530
Solución:

Sean R1=OA=ODR_1 = OA = OD y R2=OB=OC,R_2 = OB = OC, y sea α=AOD=BOC\alpha = \angle AOD = \angle BOC (los rayos coinciden). El arco menor BCBC tiene longitud R2α=2π,R_2\alpha = 2\pi, y el arco mayor ADAD es el arco reflejo, así que R1(2πα)=2π.R_1(2\pi - \alpha) = 2\pi.

Cada segmento AB=CD=R2R1=2π.AB = CD = R_2 - R_1 = 2\pi.

De las dos primeras ecuaciones, R2=2παR_2 = \dfrac{2\pi}{\alpha} y R1=2π2πα.R_1 = \dfrac{2\pi}{2\pi - \alpha}. Sustituyendo en R2R1=2πR_2 - R_1 = 2\pi y dividiendo entre 2π2\pi se obtiene que se simplifica a α22(1+π)α+2π=0.\alpha^2 - 2(1+\pi)\alpha + 2\pi = 0. 1α12πα=1,\frac{1}{\alpha} - \frac{1}{2\pi - \alpha} = 1,

La raíz menor es α=(1+π)1+π2.\alpha = (1+\pi) - \sqrt{1+\pi^2}. Entonces tras racionalizar (el denominador por 1+π2(π1)\sqrt{1+\pi^2} - (\pi-1) es igual a 2π,2\pi,). 2π2\pi R1=2π2πα=2ππ1+1+π2=1π+1+π2, \begin{aligned} R_1 &= \frac{2\pi}{2\pi - \alpha} \\ &= \frac{2\pi}{\pi - 1 + \sqrt{1+\pi^2}} \\ &= 1 - \pi + \sqrt{1+\pi^2}, \end{aligned}

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Let R1=OA=ODR_1 = OA = OD and R2=OB=OC,R_2 = OB = OC, and let α=AOD=BOC\alpha = \angle AOD = \angle BOC (the rays coincide). The minor arc BCBC has length R2α=2π,R_2\alpha = 2\pi, and the major arc ADAD is the reflex arc, so R1(2πα)=2π.R_1(2\pi - \alpha) = 2\pi.

Each segment AB=CD=R2R1=2π.AB = CD = R_2 - R_1 = 2\pi.

From the first two equations, R2=2παR_2 = \dfrac{2\pi}{\alpha} and R1=2π2πα.R_1 = \dfrac{2\pi}{2\pi - \alpha}. Substituting into R2R1=2πR_2 - R_1 = 2\pi and dividing by 2π2\pi gives 1α12πα=1,\frac{1}{\alpha} - \frac{1}{2\pi - \alpha} = 1, which simplifies to α22(1+π)α+2π=0.\alpha^2 - 2(1+\pi)\alpha + 2\pi = 0.

The larger root is greater than 2π,2\pi, so it cannot be an angle of this minor arc. Thus α=(1+π)1+π2.\alpha = (1+\pi) - \sqrt{1+\pi^2}. Then R1=2π2πα=2ππ1+1+π2=1π+1+π2, \begin{aligned} R_1 &= \frac{2\pi}{2\pi - \alpha} \\ &= \frac{2\pi}{\pi - 1 + \sqrt{1+\pi^2}} \\ &= 1 - \pi + \sqrt{1+\pi^2}, \end{aligned} after rationalizing (the denominator times 1+π2(π1)\sqrt{1+\pi^2} - (\pi-1) equals 2π2\pi).

Thus, the correct answer is B.

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