2023 AIME I Problem 12
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Difficulty rating: 3270
12.
Let be an equilateral triangle with side length Points and lie on and respectively, with and Point inside has the property that Find
Solution:
Place so that and Let be the common angle and let be the unit vectors in the directions — the directions from toward from toward and from toward Splitting into its component along and its component perpendicular to side whose length is the distance from to line the angle condition gives similarly and
Now add all three relations. Since (the directed sides of a triangle close up), drops out, and by Viviani's theorem equals the height With and we get and so
Hence so
Problem 12 in Other Years
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