2025 AIME I 第 14 题
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14.
设 是凸五边形,满足 、、、、 ,且 。对平面上每个点 ,定义 。 的最小可能值可表示为 ,其中 和 是正整数, 不被任何质数的平方整除。求 。
Let be a convex pentagon with and For each point in the plane, define The least possible value of can be expressed as where and are positive integers and is not divisible by the square of any prime. Find
答案:60
解答:
在三角形 中,对 使用余弦定理,得 ,所以 ;因为 , 处为直角,且 。同理 , 处为直角,且 。在三角形 中,,所以
分拆 ,其中 是 的最小值。因为 ,得到 ,所以 , 且 。三角形 的所有角都小于 ,所以 在其费马点处取得; 在边 远离 的一侧作等边三角形 ,标准旋转论证给出 ,又因为 的余弦也为 ,
两个下界可以同时取到:令 为三角形 的费马点,则 。因为 ,点 在 的外接圆上,于是 ;同理 在 的外接圆上,且 。因此 ,所以 位于线段 上,并且 。答案为 。
In triangle the law of cosines with gives so since the angle at is right and Likewise with a right angle at and In triangle with
Split where is the minimum of Since we get so and All angles of triangle are less than so is attained at its Fermat point; erecting an equilateral triangle on side away from the standard rotation argument gives and since also has cosine
Both bounds are tight simultaneously: let be the Fermat point of so Since point lies on the circumcircle of whence similarly lies on the circumcircle of and Thus so lies on segment and The answer is
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