1997 AIME 第 15 题
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15.
矩形 的边长为 和 。画一个等边三角形,使得三角形没有任何点落在 外。这样的三角形的最大可能面积可以写成 的形式,其中 、、 是正整数,且 不被任何素数的平方整除。求 。
The sides of rectangle have lengths and An equilateral triangle is drawn so that no point of the triangle lies outside The maximum possible area of such a triangle can be written in the form where and are positive integers, and is not divisible by the square of any prime number. Find
答案:554
解答:
将矩形放在坐标平面上,四个顶点为 、、、。 一个最大的等边三角形若还能放大,就不是极大;极端位置有一个顶点在某个角上,不妨设在原点,另两个顶点 和 分别碰到远侧边 和 :
两式相除得 ,展开左边: ,所以 (约为 ,是合法的倾角)。于是
面积为 ,确实超过了边长为 的不倾斜三角形。因此 。
By reflecting or rotating the configuration, take one side of the equilateral triangle to make an angle with the length- side of the rectangle. A triangle of side in this orientation has horizontal and vertical spans and respectively. Hence The first bound increases with and the second decreases, so their minimum is largest when they are equal. This bound is attainable by putting one vertex at a corner and the other two on the far sides, giving
Dividing, and expanding the left side gives so (about a legal tilt). Then
The area is which indeed beats the untilted triangle of side Thus
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