2017 AIME I 第 15 题
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15.
如图,在边长为 , , 和 的直角三角形中,最小的等边三角形的三个顶点 分别位于这个直角三角形的三条边上。该等边三角形的面积为 ,其中 , , 和 是正整数, 与 互质,且 不被任何质数的平方整除。求 。
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
答案:145
解答:
将直角顶点放在原点 ,另外两个顶点为 和 ,则斜边所在直线为 。设等边三角形位于两条直角边上的那条边的端点为 和 ,其中 是边长。它的中点为 ,沿着垂直于这条边的方向移动 后,第三个顶点为 。
将这个顶点代入斜边方程并化简,得到 分母最大为 ,并且可由某个可行的 取得,所以最小边长满足 。
最小面积为 ,所以 。
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
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