1999 AIME Problem 2
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2.
Consider the parallelogram with vertices and A line through the origin cuts this figure into two congruent polygons. The slope of the line is where and are relatively prime positive integers. Find
Answer: 118
Solution:
Congruent pieces have equal area. For any fixed direction, there is only one line in that direction that bisects the area of a convex figure; because a parallelogram is centrally symmetric, that line passes through its center. Thus the required line through the origin must also pass through the center. Conversely, the rotation about the center swaps the two pieces cut by such a line, so they are congruent. The center is the midpoint of a diagonal:
The line through the origin and has slope and so
Problem 2 in Other Years
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