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2024 Putnam A5

题面据 Putnam 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。 PDF:https://kskedlaya.org/putnam-archive/2024.pdf。

Putnam 2024 A5 geometry

Consider a circle Ω\Omega with radius 9 and center at the origin (0,0)(0,0), and a disc Δ\Delta with radius 1 and center at (r,0)(r,0), where 0r80 \leq r \leq 8. Two points PP and QQ are chosen independently and uniformly at random on Ω\Omega. Which value(s) of rr minimize the probability that the chord PQ\overline{PQ} intersects Δ\Delta?

考虑一个半径为 9、中心位于原点 (0,0)(0,0) 的圆 Ω\Omega,以及一个半径为 1、中心位于 (r,0)(r,0) 的圆盘 Δ\Delta,其中 0r80 \leq r \leq 8PPQQ 两个点在 Ω\Omega 上独立且均匀地随机选择。 rr 的哪个值最小化弦 PQ\overline{PQ}Δ\Delta 相交的概率?

提示 1

先标出固定点、动点、角、圆和长度关系。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比、反演或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成标准定理,或补出一个让结构闭合的辅助点。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2024 年 Putnam A5 可先归入几何:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?