1998 AIME Problem 10
Below is the professionally curated solution for Problem 10 of the 1998 AIME, from LIVE by Po-Shen Loh. You can also try the full timed exam, view all 1998 AIME 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: 2510
10.
Eight spheres of radius are placed on a flat surface so that each sphere is tangent to two others and their centers are the vertices of a regular octagon. A ninth sphere is placed on the flat surface so that it is tangent to each of the other eight spheres. The radius of this last sphere is where and are positive integers, and is not divisible by the square of any prime. Find
Solution:
The eight centers are at height at the vertices of a regular octagon of side (adjacent spheres are tangent). If the ninth sphere has radius it rests on the surface with its center at height directly above the octagon's center, and tangency to each sphere gives where is the octagon's circumradius. Hence
A side of a regular octagon subtends at the center, so and, using
Then so
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