2017 AIME I Problem 15
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Difficulty rating: 3370
15.
The area of the smallest equilateral triangle with one vertex on each of the sides of the right triangle with side lengths and as shown, is where and are positive integers, and are relatively prime, and is not divisible by the square of any prime. Find
Solution:
Place the right angle at the origin with vertices and so the hypotenuse lies on the line Let the equilateral triangle's side between the two legs have endpoints and where is the side length. Its midpoint is and moving a distance perpendicular to the side places the third vertex at
Substituting this vertex into the hypotenuse equation and simplifying gives The denominator is at most attained for an admissible so the minimum side length satisfies
The minimum area is so
Problem 15 in Other Years
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