2022 AIME I 第 14 题
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14.
给定 以及其一条边上的点 。若直线 经过 ,并把 分成两个周长相等的多边形,则称 为 经过 的 分割线。设 是一个三角形,其中 ,且 和 都是正整数。令 和 分别为 和 的中点,并且 经过 和 的两条分割线相交成 。求 的周长。
Given and a point on one of its sides, call line the splitting line of through if passes through and divides into two polygons of equal perimeter. Let be a triangle where and and are positive integers. Let and be the midpoints of and respectively, and suppose that the splitting lines of through and intersect at Find the perimeter of
答案:459
解答:
记 、、,并令 为半周长。经过 的分割线与 交于点 ,且 (这样两部分周长都为 )。 在三角形 中,正弦定理说明 :这需要 ,而它可由 以及 化简为 ,这是真的,因为这两个角互余。 因此经过 的分割线平行于从 , 出发的角平分线;类似地,经过 的分割线平行于 从 。 出发的角平分线。
从 和 出发的内角平分线相交成 ,所以两条分割线 的锐角夹角为 ,从而 。由余弦定理, 设 ,则 ,且 是 的根,因此要求 是完全平方数 。于是 且 ;写 、,条件变为 。三角形不等式 与 将范围限制为 ,检查后只有 可行,此时 。
所以 ,且 ,给出 ,这是一个有效三角形。周长为 。
Write and for the semiperimeter. The splitting line through meets at the point Equating the two piece perimeters and cancelling their common segment gives so In triangle the law of sines shows this needs which reduces via and to true because those angles are complementary. Hence the splitting line through is parallel to the angle bisector from and likewise the one through is parallel to the bisector from
The internal bisectors from and meet at so the acute angle between the two splitting lines is forcing The law of cosines gives Set so and are roots of requiring to be a perfect square Then and writing and turns the condition into The triangle inequality and restrict and checking these, only works, with
So and giving — a valid triangle. The perimeter is
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