2026 AIME II 第 12 题
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12.
有一个四面体,它有两个等腰三角形面,边长分别为 、、,还有两个等腰三角形面,边长分别为 、、。四面体的四个顶点都在一个以 为球心的球面上,四个面都与一个以 为球心的球相切。距离 可写成 ,其中 和 是互质正整数。求 。
Consider a tetrahedron with two isosceles triangle faces with side lengths and and two isosceles triangle faces with side lengths and The four vertices of the tetrahedron lie on a sphere with center and the four faces of the tetrahedron are tangent to a sphere with center The distance can be written as where and are relatively prime positive integers. Find
小提示:
边长 与 的边彼此相对,另外四条边都是 。把这两条相对边放在互相垂直的水平轴上;两个球心都在竖直对称轴上。
The edges are and opposite each other plus four of Place those two edges on perpendicular horizontal axes; both centers lie on the vertical symmetry axis.
大提示:
这两条边在竖直方向相距 。在对称轴上分别求两个球心: 到各顶点等距, 到两个相邻面等距。
The two edges sit apart vertically. Find each center on the axis: equal distances to vertices for equal distances to two adjacent faces for
解答:
四个面的边长总多重集为 ,且每条边属于两个面,所以四面体 有相对边 和 ,另外四条边都等于 。把各点放置为 这是相容的,因为 。该构型关于 和 对称,所以两个球心都在 轴上。
对 ,令到 与到 的距离相等,得 ,所以 。对 ,面 的平面为 ,面 的平面为 ,等距条件给出 并且由两个镜面对称可知此点到四个面的距离都相等(距离为 )。
因此 ,已经最简,所以 。
The four faces have side multiset and each edge lies on two faces, so the tetrahedron has and as opposite edges and the other four edges equal to Place which is consistent since The configuration is symmetric under and under so both centers lie on the -axis.
For equating distances to and gives so For face has plane and face has plane so equal distances require and by the two mirror symmetries this point is equidistant (at distance ) from all four faces.
Therefore which is in lowest terms, so
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