2015 AIME II 第 15 题
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15.
圆 和 的半径分别为 和 ,并在点 外切。点 在 上,点 在 上,使直线 是两圆的一条公外切线。过 的一条直线 再次与 交于 ,再次与 交于 。点 和 位于 的同侧,且 与 的面积相等。这个公共面积为 ,其中 和 是互质正整数。求 。
Circles and have radii and respectively, and are externally tangent at point Point is on and point is on so that line is a common external tangent of the two circles. A line through intersects again at and intersects again at Points and lie on the same side of and the areas of and are equal. This common area is where and are relatively prime positive integers. Find
答案:129
解答:
把直线 放在 -轴上,则圆心为 和 ; 它们距离为 。此时 、,切点为 。以 为中心、比为 的位似把 映到 ,并把 映到 ,所以 。由于 且 面积相等条件为 ,并且 、 在 的同侧。
将 写成 。 它在 和 处的带符号值分别为 和 ,所以同侧且距离比为 的条件为 ,得到 ,即 。取 ,直线为 。
于是 。圆心 到 的距离为 ,因此由弦长可得 。公共面积为 所以 。
Place line on the -axis, so the centers are and (their distance is ), with and the tangency point The homothety centered at with ratio carries to and to so Since and the equal-area condition is with and on the same side of
Write as Its signed values at and are and so the same-side ratio- condition reads giving i.e. Taking the line is
Then and the center is at distance from so the chord gives The common area is so
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