2000 AIME I 第 13 题
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13.
在广阔草原中央,一辆消防车停在两条互相垂直的笔直公路交叉口。车在公路上的速度为每小时 英里,在草原上的速度为每小时 英里。考虑消防车在六分钟内可以到达的所有点所组成的区域。该区域的面积为 平方英里,其中 和 是互质的正整数。求 。
In the middle of a vast prairie, a firetruck is stationed at the intersection of two perpendicular straight highways. The truck travels at miles per hour along the highways and at miles per hour across the prairie. Consider the set of points that can be reached by the firetruck within six minutes. The area of this region is square miles, where and are relatively prime positive integers. Find
答案:731
解答:
六分钟内车可沿公路行驶 英里,或穿过草原行驶 英里。最优路线是一段公路加一段直线草原路。以公路为坐标轴,在第一象限中,若先行驶到 ,用时 小时,剩余草原可达半径为 英里。当 从 变到 时,这些圆盘线性缩小到一点,所以它们的并集是以原点为圆心、半径 的圆盘和点 的凸包,由从 作圆的切线围成。切线长为 ,对应 -- 比例,所以切线为 。-轴方向给出对称区域,其边界为 。
两条切线交于 ,它到原点的距离为 ,在圆外。因此第一象限可达区域恰好是顶点为 、、、 的非凸四边形。沿原点到 的对角线分成两个三角形,每个面积为 ,所以第一象限面积为 。
全区域是四份,面积为 。因此 ,。
In six minutes the truck can drive miles on a highway or miles across the prairie, and an optimal route is a highway stretch followed by a straight prairie segment. Work in the first quadrant with the highways as axes. Driving to takes hours, leaving a prairie range of miles. As runs from to these disks shrink linearly to a point, so their union is the "cone": the convex hull of the disk of radius about the origin and the point bounded by the tangent line from The tangent length is so the ratios are –– and the tangent line is The -axis gives the mirror-image region bounded by
The two tangent lines meet at which lies at distance from the origin — outside the circle — so in the first quadrant the reachable set is exactly the (non-convex) quadrilateral with vertices Splitting it along the diagonal from the origin to gives two triangles, each with area for a quadrant area of
The full region is four copies, with area square miles. Since the answer is
其他年份的第 13 题
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