2017 AIME I 第 10 题
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10.
令 、 且 ,其中 。设 是唯一满足以下性质的复数: 为实数,并且 的虚部尽可能大。求 的实部。
Let and where Let be the unique complex number with the properties that is a real number and the imaginary part of is the greatest possible. Find the real part of
答案:56
解答:
的幅角是角 ,而 的幅角是线段 与 之间的角。它们的乘积为实数,当且仅当这些角相等或互补;由圆周角定理,这恰好等价于 、、 和 共圆。因此 位于 的外接圆上。
从 到 的线段是竖直的,所以它的垂直平分线是水平直线 。从 到 的线段斜率为 ,中点为 ,所以它的垂直平分线是 。令 ,得到 ,因此圆心为 。
圆上虚部最大的点位于圆心正上方,所以 的实部为 。
The argument of is the angle and the argument of is the angle between and Their product is real exactly when these angles are equal or supplementary, which by the inscribed angle theorem happens exactly when and are concyclic. So lies on the circumcircle of
The segment from to is vertical, so its perpendicular bisector is the horizontal line The segment from to has slope and midpoint so its perpendicular bisector is Setting gives so the center is
The point of the circle with maximal imaginary part is directly above the center, so the real part of is
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