Olympiad Maths Prep

Track / Stage 4 / 265 of 340 #525 of 2000

Problem 525

AMC 12 late, AIME early
Geometry Difficulty 4.9 Prove it Nível 3 · Brazil

Problem:

Um triângulo isósceles tem base medindo 10 cm10~\mathrm{cm} e dois lados iguais a 13 cm13~\mathrm{cm}. É possível mudar a base do triângulo e obter outro triângulo isósceles com mesma área?

Figure 1

This one wants a proof. Work it on paper, read the official solution, then mark yourself honestly — the ladder only means something if the record is true.

Official solution

Solution:

Em um triângulo isósceles, a altura relativa à base coincide com a mediana. Traçando esta altura, obtemos dois triângulos retângulos com catetos medindo hh e 55, e hipotenusa 1313. Pelo Teorema de Pitágoras temos:
h2+52=132h2=13252=144h=144=12 h^{2} + 5^{2} = 13^{2} \Rightarrow h^{2} = 13^{2} - 5^{2} = 144 \Rightarrow h = \sqrt{144} = 12
Logo a área do triângulo é A=b×h2=10×122=60 cm2A = \frac{b \times h}{2} = \frac{10 \times 12}{2} = 60~\mathrm{cm}^{2}.

Vamos agora "colar" os 2 triângulos retângulos ao longo do lado medindo 55, obtendo um triângulo isósceles com base 12+12=24 cm12 + 12 = 24~\mathrm{cm}, os lados com 13 cm13~\mathrm{cm} e a altura relativa à base igual a 5 cm5~\mathrm{cm}. Logo, este novo triângulo isósceles tem também área igual a 24×52=60 cm2\frac{24 \times 5}{2} = 60~\mathrm{cm}^{2}.

Figure 2

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic, difficulty and ordering added by this site.