2004 AIME I 第 14 题
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14.
一只独角兽被一根 英尺长的银绳拴在一座魔法师圆柱形塔的底部,塔的半径为 英尺。 绳子一端固定在塔的地面高度处,另一端系在独角兽身上,离地高度为 英尺。独角兽把绳子拉紧, 绳子的末端距塔上最近点 英尺,且绳子接触塔的长度为 英尺,其中 , , 是正整数,且 是质数。 求 。
A unicorn is tethered by a -foot silver rope to the base of a magician's cylindrical tower whose radius is feet. The rope is attached to the tower at ground level and to the unicorn at a height of feet. The unicorn has pulled the rope taut, the end of the rope is feet from the nearest point on the tower, and the length of the rope that is touching the tower is feet, where and are positive integers, and is prime. Find
答案:813
解答:
绳子从塔底固定点 出发,沿墙面贴到一点 ,再直线连到末端 ,其高度为 ,到塔轴的距离为 。将圆柱侧面展开成平面:绷紧的绳子成为一条长度为 、上升 英尺的直线段,所以其水平投影长度为 ,而绳子的每一段都有相同的长度与水平投影之比 。
从上方看,自由段 与半径为 的圆相切,切点为 ,其另一端距圆心 ,所以其水平投影长度为 。因此
接触塔的绳长为 , 且 是质数,所以 。
The rope runs from its anchor at the base of the tower, hugs the wall up to a point then goes straight to its end which is at height and at distance from the tower's axis. Unroll the cylinder's wall into a plane: a taut rope becomes a single straight segment of length rising feet, so its horizontal projection has length and every piece of the rope has the same ratio of length to horizontal projection.
Viewed from above, the free portion is tangent to the circle of radius at from a point at distance so its horizontal projection has length Therefore
The rope touching the tower has length and is prime, so
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