2005 AIME II Problem 15
Below is the professionally curated solution for Problem 15 of the 2005 AIME II, from LIVE by Po-Shen Loh. You can also try the full timed exam, view all 2005 AIME II solutions, or check the answer key.
All of the real AMC 8, AMC 10, AMC 12, and AIME problems in our complete solution collection are used with official legal permission of the Mathematical Association of America (MAA).
Difficulty rating: 3160
15.
Let and denote the circles and respectively. Let be the smallest positive value of for which the line contains the center of a circle that is internally tangent to and externally tangent to Given that where and are relatively prime positive integers, find
Solution:
Completing the square gives and with centers and and radii and If a circle with center and radius is internally tangent to and externally tangent to then and so
Thus lies on the ellipse with foci and and major axis the semimajor axis is the center-to-focus distance is so the semiminor axis squared is giving i.e. Substituting yields
The line contains such a center exactly when this quadratic has a real root, i.e. which simplifies to so The smallest positive such has and
Problem 15 in Other Years
1997 AIME · 1998 AIME · 1999 AIME · 2000 AIME I · 2000 AIME II · 2001 AIME I · 2001 AIME II · 2002 AIME I · 2002 AIME II · 2003 AIME I · 2003 AIME II · 2004 AIME I · 2004 AIME II · 2005 AIME I · 2006 AIME I · 2006 AIME II · 2007 AIME I · 2007 AIME II · 2008 AIME I · 2008 AIME II · 2009 AIME I · 2009 AIME II · 2010 AIME I · 2010 AIME II · 2011 AIME I · 2011 AIME II · 2012 AIME I · 2012 AIME II · 2013 AIME I · 2013 AIME II · 2014 AIME I · 2014 AIME II · 2015 AIME I · 2015 AIME II · 2016 AIME I · 2016 AIME II · 2017 AIME I · 2017 AIME II · 2018 AIME I · 2018 AIME II · 2019 AIME I · 2019 AIME II · 2020 AIME I · 2020 AIME II · 2021 AIME I · 2021 AIME II · 2022 AIME I · 2022 AIME II · 2023 AIME I · 2023 AIME II · 2024 AIME I · 2024 AIME II · 2025 AIME I · 2025 AIME II · 2026 AIME I · 2026 AIME II