El diámetro AB de un círculo tiene una longitud de un entero de 2 dígitos (base diez). Invertir los dígitos da la longitud del acorde perpendicular CD. La distancia desde su punto de intersección H al centro O es un número racional positivo. ¿Cuál es la longitud de AB?

Digamos que OH tiene longitud [matemática] \ delta [/ matemática] y etiquete el radio R. También digamos que la longitud de AB es [matemática] 10x + y [/ matemática], donde [matemática] x, y \ in \ { 0, …, 9 \} [/ matemáticas]. Esto hace que la longitud del CD [matemática] 10y + x [/ matemática].

Además sabemos que CH = HD = K porque el acorde es perpendicular al diámetro. Luego:

[matemática] (BH) (HA) = (CH) (HD) [/ matemática] [matemática] \ rightarrow [/ matemática] [matemática] (R + \ delta) (R – \ delta) = K ^ 2 [/ matemáticas]

Sustituyendo la mitad del valor de AB por R y la mitad del valor de CD por K y simplificando se obtiene lo siguiente:

[matemáticas] (2 \ delta) ^ 2 = 4 (\ delta) ^ 2 = 99 (xy) (x + y) [/ matemáticas]

Esto implica que [matemáticas] 11 | 2 \ delta [/ math], pero como es cuadrado, esto significa que [math] 11 | (xy) (x + y) [/ matemáticas].

[matemáticas] x \ neq y \ rightarrow 11 \ nmid (xy) [/ matemáticas], entonces [matemáticas] 11 | x + y [/ matemáticas].

Esto limita las posibilidades a: (9,2), (8,3), (7,4) o (6,5), pero debido a que la diferencia también debe ser un cuadrado, esto significa que la única posibilidad es ( 6,5).

Por lo tanto, la respuesta es AB = 65.

\ begin {align}
AB & = 10u + v \\
CD & = 10v + u \\
CH & = 5v + \ frac12u \\
OC & = 5u + \ frac12v \\
OH & = \ sqrt {(5u + \ tfrac12v) ^ 2- (5v + \ tfrac12u) ^ 2}
\\ & = \ sqrt {25u ^ 2 + 5uv + \ tfrac14v ^ 2-25v ^ 2-5uv- \ tfrac14u ^ 2}
\\ & = \ sqrt {\ frac {99} 4u ^ 2- \ frac {99} 4v ^ 2}
\\ & = \ frac32 \ sqrt {11 (u + v) (uv)}
\ end {align}

Entonces necesitamos [math] u + v = 11 [/ math] y [math] uv [/ math] sean un cuadrado perfecto. Solo hay dos cuadrados perfectos impares debajo de 10: [matemáticas] 9 [/ matemáticas] y [matemáticas] 1 [/ matemáticas]. 9 daría [matemática] u = 10, v = 1 [/ matemática], pero [matemática] 10 [/ matemática] no es un dígito.

Entonces [matemáticas] AB = 65 [/ matemáticas]. ([matemáticas] CD = 56, OH = 16 \ frac12 [/ matemáticas])

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