1995 AIME 第 7 题

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7.

已知 (1+sin⁡t)(1+cos⁡t)=54,(1+\sin t)(1+\cos t)=\frac54\text{,}并且 (1−sin⁡t)(1−cos⁡t)=mn−k,\begin{aligned}(1-\sin t)&(1-\cos t)\\&=\frac mn-\sqrt k\end{aligned}\text{,}其中 kk、mm 和 nn 是正整数,且 mm 与 nn 互质。求 k+m+nk+m+n。

Given that (1+sin⁡t)(1+cos⁡t)=54(1+\sin t)(1+\cos t)=\frac54 and (1−sin⁡t)(1−cos⁡t)=mn−k,\begin{aligned}(1-\sin t)&(1-\cos t)\\&=\frac mn-\sqrt k,\end{aligned} where k,k, m,m, and nn are positive integers with mm and nn relatively prime, find k+m+n.k+m+n.

答案:27
知识点:三角恒等式对称性(代数)根式
难度评级:1900
小提示:

令 u=sin⁡t+cos⁡tu=\sin t+\cos t,并将 sin⁡tcos⁡t\sin t\cos t 用 uu 表示

Set u=sin⁡t+cos⁡tu=\sin t+\cos t and express sin⁡tcos⁡t\sin t\cos t in terms of uu

大提示:

两个给定的乘积都可写成关于 uu 的一个完全平方的一半

Both given products become half of a perfect square in uu

解答:

令 u=sin⁡t+cos⁡tu=\sin t+\cos t。由于 sin⁡tcos⁡t=u2−12\sin t\cos t=\frac{u^2-1}{2},(1+sin⁡t)(1+cos⁡t)=(u+1)22=54。\begin{aligned}(1+\sin t)&(1+\cos t)\\&=\frac{(u+1)^2}{2}=\frac54\end{aligned}\text{。}符合条件的符号选择给出 u+1=52u+1=\sqrt{\frac{5}{2}}。因此 (1−sin⁡t)(1−cos⁡t)=(1−u)22=134−10。\begin{aligned}(1-\sin t)&(1-\cos t)\\&=\frac{(1-u)^2}{2}\\&=\frac{13}{4}-\sqrt{10}\end{aligned}\text{。}所以 k+m+n=10+13+4=27k+m+n=10+13+4=27。

Let u=sin⁡t+cos⁡t.u=\sin t+\cos t. Since sin⁡tcos⁡t=u2−12,\sin t\cos t=\frac{u^2-1}{2}, (1+sin⁡t)(1+cos⁡t)=(u+1)22=54.\begin{aligned}(1+\sin t)&(1+\cos t)\\&=\frac{(u+1)^2}{2}=\frac54.\end{aligned} The feasible sign gives u+1=52.u+1=\sqrt{\frac{5}{2}}. Therefore (1−sin⁡t)(1−cos⁡t)=(1−u)22=134−10.\begin{aligned}(1-\sin t)&(1-\cos t)\\&=\frac{(1-u)^2}{2}\\&=\frac{13}{4}-\sqrt{10}.\end{aligned} Thus k+m+n=10+13+4=27.k+m+n=10+13+4=27.

第 6 题#6
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