2008 AIME I Problem 10
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10.
Let be an isosceles trapezoid with whose angle at the longer base is The diagonals have length and point is at distances and from vertices and respectively. Let be the foot of the altitude from to The distance can be expressed in the form where and are positive integers and is not divisible by the square of any prime. Find
Answer: 32
Small Hint:
The triangle inequality gives so
Big Hint:
The Law of Sines in triangle gives so equality holds everywhere: and lies on ray beyond
Solution:
By the triangle inequality, so On the other hand, in triangle the angle at is and so the Law of Sines gives
Both bounds force so and equality in the triangle inequality means lies on line with between and From the right triangle, and since the foot satisfies
Points and are on line on the same side of so and
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