2004 AIME I 第 10 题
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10.
一个半径为 的圆被随机放入矩形 中,该矩形大小为 乘 且圆完全位于矩形内部。已知该圆不会碰到对角线 的概率为 , 其中 和 是互质正整数,求 。
A circle of radius is randomly placed in a -by- rectangle so that the circle lies completely within the rectangle. Given that the probability that the circle will not touch diagonal is where and are relatively prime positive integers, find
答案:817
解答:
设 、、。为使圆位于矩形内,圆心必须在矩形 中,其面积为 ,且圆心在其中均匀分布。对角线 位于直线 上;圆避开它恰好等价于圆心到该直线的距离 大于 ,即 。
直线 与 交于 ,与 交于 ,所以对角线下方的有利区域是顶点为 、、 的直角三角形,直角边为 和 ,面积为 。绕位于对角线上的矩形中心 旋转 ,会把内矩形和对角线映到自身,所以对角线上方区域面积相同。
概率为 , 又因为 与 , 没有公因数,所以 。
Place For the circle to lie in the rectangle, its center must lie in the rectangle of area and the center is uniformly distributed there. The diagonal lies on the line and the circle misses it exactly when the center's distance exceeds that is,
The line meets at and at so below the diagonal the favorable region is the right triangle with vertices with legs and and area Rotating about the rectangle's center which lies on the diagonal, maps the inner rectangle and the diagonal to themselves, so the region above the diagonal has the same area.
The probability is and since shares no factor with we get
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