2022 AIME I 第 15 题
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15.
设 、、 为正实数,满足方程组 则 可写成 ,其中 与 是互质正整数。求 。
Let and be positive real numbers satisfying the system of equations Then can be written as where and are relatively prime positive integers. Find
小提示:
将每个根式分解为 ,并代换 、、
Factor each radical as and substitute
大提示:
每个方程都由和角公式化为 等形式;解这个小型角度线性方程组,再使用
Each equation collapses by the addition formula to etc.; solve the little linear system for the angles and use
解答:
每个被开方数都可分解:,其余同理,所以 。令 ,,,其中 。则 ,每个方程都由正弦和角公式化为
一个可行选择是 ,,,得到 ,,。与 一致的另一个分支使用两两之和 ,得到 ,,;其下述乘积是第一个分支乘积的相反数,所以所求平方相同。对第一个分支,倍角公式给出 ,,且 。
因此 其平方为 。所以 。
Each radicand factors: and so on, so Substitute with Then and each equation collapses by the sine addition formula:
One admissible choice is which gives The only other branch consistent with uses pairwise sums giving its product below is the negative of the first branch’s product, so the requested square is identical. For the first branch, the double-angle identity gives and
Therefore whose square is Thus
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