2021 AIME I Problem 13
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Difficulty rating: 3270
13.
Circles and with radii and respectively, intersect at distinct points and A third circle is externally tangent to both and Suppose line intersects at two points and such that the measure of minor arc is Find the distance between the centers of and
Solution:
Let and be the center and radius of and the other centers. External tangency gives so the power of with respect to is similarly its power with respect to is The difference is
For any point the difference is a linear function of that vanishes on the radical axis, which is line its rate of change perpendicular to is So the difference equals Meanwhile the chord of subtends a central angle, so
Therefore and the distance between the centers is
Problem 13 in Other Years
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