2020 AIME I Problem 13
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Difficulty rating: 3160
13.
Point lies on side of so that bisects The perpendicular bisector of intersects the bisectors of and in points and respectively. Given that and the area of can be written as where and are relatively prime positive integers, and is a positive integer not divisible by the square of any prime. Find
Solution:
In triangle the internal bisector of the angle at meets the circumcircle of again at the midpoint of arc not containing and that arc midpoint lies on the perpendicular bisector of — so is exactly that arc midpoint. The inscribed angles and subtend the same arc so Similarly and lie on opposite sides of line
Let be the midpoint of In right triangles and and so while the distance from to line is Hence
Here and so and The law of cosines gives and so and with sum The area is so
Problem 13 in Other Years
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