2004 AIME I Problem 10
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10.
A circle of radius is randomly placed in a -by- rectangle so that the circle lies completely within the rectangle. Given that the probability that the circle will not touch diagonal is where and are relatively prime positive integers, find
Answer: 817
Small Hint:
The circle’s center is uniform over a rectangle, and the circle misses the diagonal exactly when the center is more than from that line
Big Hint:
The favorable region is two right triangles cut off by the lines parallel to the diagonal at distance each has legs and
Solution:
Place For the circle to lie in the rectangle, its center must lie in the rectangle of area and the center is uniformly distributed there. The diagonal lies on the line and the circle misses it exactly when the center’s distance exceeds that is,
The line meets at and at so below the diagonal the favorable region is the right triangle with vertices with legs and and area Rotating about the rectangle’s center which lies on the diagonal, maps the inner rectangle and the diagonal to themselves, so the region above the diagonal has the same area.
The probability is and since shares no factor with we get
Problem 10 in Other Years
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