Soluciones del 1993 AIME
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Todos los problemas se usan con el permiso legal oficial de la Mathematical Association of America (MAA).
1.
¿Cuántos enteros pares entre y tienen sus cuatro cifras distintas?
How many even integers between and have four different digits?
Pista pequeña:
Separa los casos según si la cifra de los millares es par o impar
Separate the cases according to whether the thousands digit is even or odd
Pista grande:
Después de elegir las cifras de los millares y de las unidades, cuenta en orden las opciones para las dos cifras intermedias
After choosing the thousands and units digits, count the choices for the two middle digits in order
Solución:
La cifra de los millares es o Si es o la cifra de las unidades tiene opciones entre y después de lo cual las cifras de las centenas y las decenas tienen y opciones. Estos dos casos aportan Si la cifra de los millares es están disponibles las cifras pares para las unidades, lo que aporta Por lo tanto, el total es
The thousands digit is or If it is or the units digit has choices among and after which the hundreds and tens digits have and choices. These two cases contribute If the thousands digit is all even units digits are available, contributing Thus the total is
2.
Durante una campaña electoral reciente, un candidato recorrió un país que suponemos situado en un plano. El primer día del recorrido fue hacia el este, el segundo hacia el norte, el tercero hacia el oeste, el cuarto hacia el sur, el quinto hacia el este, y así sucesivamente. Si el candidato recorrió millas el día -ésimo, ¿a cuántas millas de su punto de partida se encontraba al terminar el día ?
During a recent campaign for office, a candidate made a tour of a country which we assume lies in a plane. On the first day of the tour he went east, on the second day he went north, on the third day west, on the fourth day south, on the fifth day east, etc. If the candidate went miles on the th day of this tour, how many miles was he from his starting point at the end of the th day?
Pista pequeña:
Agrupa los días en diez ciclos de cuatro días y suma por separado los desplazamientos horizontal y vertical
Group the days into ten four-day cycles and sum horizontal and vertical displacements separately
Pista grande:
Para el índice de ciclo compara con , y compara de manera análoga el otro par
For cycle index compare with , and similarly compare the other pair
Solución:
Numera los diez ciclos con El desplazamiento horizontal es De manera análoga, el desplazamiento vertical es Por lo tanto, la distancia al punto de partida es
Index the ten cycles by The horizontal displacement is Similarly, the vertical displacement is Therefore the distance from the start is
3.
La tabla siguiente muestra algunos de los resultados del Festival de Pesca de Frostbite Falls del verano pasado e indica cuántos concursantes capturaron peces para varios valores de
número de concursantes
que capturaron peces
número de concursantes
que capturaron peces
La noticia del periódico sobre el evento informó que
(a) el ganador capturó peces;
(b) quienes capturaron peces o más promediaron peces por persona;
(c) quienes capturaron peces o menos promediaron peces por persona.
¿Cuántos peces se capturaron en total durante el festival?
The table below displays some of the results of last summer’s Frostbite Falls Fishing Festival, showing how many contestants caught fish for various values of
number of contestants
who caught fish
number of contestants
who caught fish
In the newspaper story covering the event, it was reported that
(a) the winner caught fish;
(b) those who caught or more fish averaged fish each;
(c) those who caught or fewer fish averaged fish each.
What was the total number of fish caught during the festival?
Pista pequeña:
Sea el número total de concursantes y el número total de peces
Let be the total number of contestants and the total number of fish
Pista grande:
Usa los dos promedios restando primero los grupos conocidos con menos de peces y con más de peces
Use the two averages by first subtracting the known groups with fewer than fish and with more than fish
Solución:
Los concursantes con menos de peces capturaron peces. Por lo tanto, la condición (b) da o bien Los concursantes con más de peces capturaron peces, así que la condición (c) da o bien Por consiguiente, y
The contestants below fish caught fish. Thus condition (b) gives or The contestants above fish caught fish, so condition (c) gives or Hence and
4.
¿Cuántas cuádruplas ordenadas de enteros con satisfacen y ?
How many ordered four-tuples of integers with satisfy and
Pista pequeña:
La primera ecuación implica que
The first equation implies that
Pista grande:
Toma y factoriza en términos de y
Set and factor in terms of and
Solución:
Sean y Entonces Como necesitamos Los pares de factores positivos son y Para el primero, da opciones para Para el segundo, da opciones. El total es
Let and Then Since we need The positive factor pairs are and For the first, gives choices for For the second, gives choices. The total is
5.
Sea Para enteros define ¿Cuál es el coeficiente de en ?
Let For integers define What is the coefficient of in
Pista pequeña:
Combina los desplazamientos repetidos para escribir directamente en términos de
Collapse the repeated shifts to write directly in terms of
Pista grande:
Después de sustituir , reúne únicamente los términos lineales
Only collect the linear terms after substituting
Solución:
El desplazamiento acumulado es así que Por lo tanto, el coeficiente de es
The accumulated shift is so The coefficient of is therefore
6.
¿Cuál es el menor entero positivo que puede expresarse como suma de nueve enteros consecutivos, como suma de diez enteros consecutivos y como suma de once enteros consecutivos?
What is the smallest positive integer that can be expressed as the sum of nine consecutive integers, the sum of ten consecutive integers, and the sum of eleven consecutive integers?
Pista pequeña:
La suma de una cantidad impar de enteros consecutivos es divisible por el número de términos
A sum of an odd number of consecutive integers is divisible by the number of terms
Pista grande:
La suma de diez enteros consecutivos es congruente con
A sum of ten consecutive integers is congruent to
Solución:
Las sumas de y enteros consecutivos son divisibles por y respectivamente, así que el número buscado es múltiplo de La suma de enteros consecutivos tiene la forma por lo que es congruente con El primer múltiplo de que termina en es y entonces existen las tres representaciones requeridas.
The sums of and consecutive integers are divisible by and so the desired number is a multiple of A sum of consecutive integers has the form hence is congruent to The first multiple of ending in is and each of the three required representations then exists.
7.
Se extraen al azar y sin reemplazo tres números, del conjunto Luego se extraen al azar y sin reemplazo otros tres números, del conjunto restante de números. Sea la probabilidad de que, después de una rotación adecuada, un ladrillo de dimensiones pueda encerrarse en una caja de dimensiones con los lados del ladrillo paralelos a los de la caja. Si se escribe como fracción en su mínima expresión, ¿cuál es la suma del numerador y el denominador?
Three numbers, are drawn randomly and without replacement from the set Three other numbers, are then drawn randomly and without replacement from the remaining set of numbers. Let be the probability that, after a suitable rotation, a brick of dimensions can be enclosed in a box of dimensions with the sides of the brick parallel to the sides of the box. If is written as a fraction in lowest terms, what is the sum of the numerator and denominator?
Pista pequeña:
Fija los seis valores seleccionados y, en orden creciente, registra solo si cada uno pertenece al ladrillo o a la caja
Condition on the six selected values and record only whether each belongs to the brick or the box in increasing order
Pista grande:
El ladrillo cabe exactamente cuando cada prefijo de esta palabra de seis letras contiene al menos tantas como
The brick fits exactly when every prefix of this six-letter word contains at least as many ’s as ’s
Solución:
Una vez fijados y ordenados los seis valores distintos, cada una de las asignaciones de tres valores al ladrillo es igualmente probable. Las dimensiones ordenadas del ladrillo caben en las dimensiones ordenadas de la caja exactamente cuando, en cada prefijo de la palabra resultante de tres y tres , el número de es al menos el número de . Hay palabras de este tipo. Por lo tanto, y la suma pedida es
After the six distinct values are fixed and sorted, each of the assignments of three values to the brick is equally likely. The sorted brick dimensions fit the sorted box dimensions exactly when, in every prefix of the resulting word of three ’s and three ’s, the number of ’s is at least the number of ’s. There are such words. Thus and the requested sum is
8.
Sea un conjunto de seis elementos. ¿De cuántas maneras distintas se pueden elegir dos subconjuntos no necesariamente distintos de de modo que su unión sea ? El orden de elección no importa; por ejemplo, el par de subconjuntos representa la misma elección que el par
Let be a set with six elements. In how many different ways can one select two not necessarily distinct subsets of so that the union of the two subsets is The order of selection does not matter; for example, the pair of subsets represents the same selection as the pair
Pista pequeña:
Para un par ordenado, cada elemento puede pertenecer solo al primer subconjunto, solo al segundo o a ambos
For an ordered pair, each element can lie in the first subset only, the second only, or both
Pista grande:
Al intercambiar los dos subconjuntos, identifica el único par ordenado que permanece fijo
When the two subsets are swapped, identify the one ordered pair that remains fixed
Solución:
Para un par ordenado con cada elemento tiene tres pertenencias posibles: solo a , solo a o a ambos. Esto da pares ordenados. Intercambiar y deja fijo únicamente el par Por lo tanto, el número de pares no ordenados es
For an ordered pair with each element has three possible memberships: only, only, or both. This gives ordered pairs. Swapping and fixes only the pair Therefore the number of unordered pairs is
9.
Hay dos mil puntos sobre un círculo. Marca uno de ellos con Desde ese punto, cuenta puntos en sentido horario y marca el punto alcanzado con Desde el punto marcado con cuenta puntos en sentido horario y marca el punto alcanzado con (Véase la figura). Continúa este proceso hasta usar todas las marcas Algunos puntos del círculo tendrán más de una marca y otros no tendrán ninguna. ¿Cuál es el menor entero que marca el mismo punto que ?
Two thousand points are given on a circle. Label one of the points From this point, count points in the clockwise direction and label this point From the point labeled count points in the clockwise direction and label this point (See figure.) Continue this process until the labels are all used. Some of the points on the circle will have more than one label and some points will not have a label. What is the smallest integer that labels the same point as
Pista pequeña:
Mide el desplazamiento horario de cada marca desde el punto marcado con
Measure every label’s clockwise displacement from the point labeled
Pista grande:
Reduce la congruencia cuadrática resultante por separado módulo y módulo
Reduce the resulting quadratic congruence separately modulo and modulo
Solución:
La marca está desplazada puntos en sentido horario desde la marca Por lo tanto, comparte el punto de la marca exactamente cuando módulo o, de manera equivalente, cuando Módulo las soluciones son y y módulo son y Al combinarlas mediante el teorema chino del resto se obtiene La menor posibilidad positiva es
Label is displaced points clockwise from label Thus it shares the point of label exactly when modulo or equivalently when Modulo the solutions are and and modulo they are and Combining these by the Chinese Remainder Theorem gives The smallest positive possibility is
10.
La fórmula de Euler afirma que, para un poliedro convexo con vértices, aristas y caras, Cierto poliedro convexo tiene caras, cada una de las cuales es un triángulo o un pentágono. En cada uno de sus vértices concurren caras triangulares y caras pentagonales. ¿Cuál es el valor de ?
Euler’s formula states that for a convex polyhedron with vertices, edges, and faces, A particular convex polyhedron has faces, each of which is either a triangle or a pentagon. At each of its vertices, triangular faces and pentagonal faces meet. What is the value of
Pista pequeña:
Sea el número de caras triangulares y cuenta las incidencias cara-arista y cara-vértice
Let be the number of triangular faces and count face-edge and face-vertex incidences
Pista grande:
Usa la fórmula de Euler para expresar en términos de y luego obtén dos condiciones de divisibilidad para
Use Euler’s formula to express in terms of , then obtain two divisibility conditions on
Solución:
Sea el número de caras triangulares, de modo que hay pentágonos y La fórmula de Euler da Al contar las incidencias cara-vértice se obtiene Por consiguiente, y Además, así que el único divisor común de y en ese intervalo es Entonces y lo que da
Let be the number of triangular faces, so there are pentagons and Euler’s formula gives Counting face-vertex incidences yields Hence and Also so the only common divisor of and in that range is Then and giving
11.
Alfred y Bonnie juegan por turnos a lanzar una moneda equilibrada. El ganador de cada partida es la primera persona que obtiene cara. Juegan varias partidas con la regla de que el perdedor de una partida lanza primero en la siguiente. Supón que Alfred lanza primero en la primera partida y que la probabilidad de que gane la sexta es donde y son enteros positivos coprimos. ¿Cuáles son las tres últimas cifras de ?
Alfred and Bonnie play a game in which they take turns tossing a fair coin. The winner of a game is the first person to obtain a head. Alfred and Bonnie play this game several times with the stipulation that the loser of a game goes first in the next game. Suppose that Alfred goes first in the first game, and that the probability that he wins the sixth game is where and are relatively prime positive integers. What are the last three digits of
Pista pequeña:
Calcula la probabilidad de que Alfred gane una partida cuando él lanza primero y cuando Bonnie lanza primero
Compute Alfred’s chance to win a single game when he goes first and when Bonnie goes first
Pista grande:
Si es la probabilidad de que Alfred gane la partida , expresa en términos de
If is Alfred’s chance to win game , express in terms of
Solución:
Alfred gana una partida con probabilidad cuando comienza él y con probabilidad cuando comienza Bonnie. Como el perdedor comienza la partida siguiente, Por lo tanto, En particular, Así, cuyas tres últimas cifras son
Alfred wins a game with probability when he starts and when Bonnie starts. Since the loser starts the next game, Thus In particular, Therefore whose last three digits are
12.
Los vértices de son y Las seis caras de un dado están marcadas con dos , dos y dos . Se elige el punto en el interior de y se generan los puntos lanzando repetidamente el dado y aplicando la regla siguiente: si el dado muestra la marca donde y es el punto obtenido más recientemente, entonces es el punto medio de Dado que ¿cuál es ?
The vertices of are and The six faces of a die are labeled with two ’s, two ’s, and two ’s. Point is chosen in the interior of and points are generated by rolling the die repeatedly and applying the rule: If the die shows label where and is the most recently obtained point, then is the midpoint of Given that what is
Pista pequeña:
Invierte las seis operaciones de punto medio tomando la ecuación de y multiplicándola por
Reverse the six midpoint operations by multiplying the equation for by
Pista grande:
Los seis vértices obtenidos reciben los pesos distintos y ; usa primero la coordenada
The six rolled vertices receive the distinct weights and ; use the -coordinate first
Solución:
Sean y las sumas de los pesos y asignados a los lanzamientos que dan y respectivamente. Al iterar la regla del punto medio se obtiene Por consiguiente, Como es interior, lo que obliga a que y La condición de estar dentro del triángulo da entonces Como el único entero posible es lo que da Por lo tanto,
Let and be the sums of the weights and assigned to rolls of and respectively. Iterating the midpoint rule gives Hence Because is interior, forcing and The triangle inequality for its coordinates then gives Since the only possible integer is giving Therefore
13.
Jenny y Kenny caminan en la misma dirección, Kenny a pies por segundo y Jenny a pie por segundo, por senderos paralelos separados pies. Un edificio circular alto de pies de diámetro está centrado a mitad de camino entre los senderos. En el instante en que el edificio bloquea por primera vez la línea de visión entre Jenny y Kenny, ellos están separados pies. Sea el tiempo, en segundos, que transcurre antes de que puedan volver a verse. Si se escribe como fracción en su mínima expresión, ¿cuál es la suma del numerador y el denominador?
Jenny and Kenny are walking in the same direction, Kenny at feet per second and Jenny at foot per second, on parallel paths that are feet apart. A tall circular building feet in diameter is centered midway between the paths. At the instant when the building first blocks the line of sight between Jenny and Kenny, they are feet apart. Let be the amount of time, in seconds, before Jenny and Kenny can see each other again. If is written as a fraction in lowest terms, what is the sum of the numerator and denominator?
Pista pequeña:
Coloca el edificio circular en el origen y los dos senderos sobre y
Place the circular building at the origin and the two paths on and
Pista grande:
En el primer bloqueo ambos caminantes tienen ; iguala a la distancia posterior de su recta de unión al origen
At the first blockage both walkers have ; set the later connecting line’s distance from the origin equal to
Solución:
En el primer bloqueo, los caminantes están alineados verticalmente sobre la tangente Después de segundos, sus posiciones pueden escribirse como y La distancia del origen a la recta que los une es En la segunda tangencia, esta distancia es Al elevar al cuadrado y simplificar se obtiene por lo que El tiempo positivo es y la suma pedida es
At first blockage the walkers are vertically aligned on the tangent After seconds their positions may be written as and The distance from the origin to their connecting line is At the second tangency this equals Squaring and simplifying gives so The positive time is and the requested sum is
14.
Un rectángulo inscrito en otro mayor, con un vértice sobre cada lado, se llama suelto si es posible girar el rectángulo menor alrededor de su centro, aunque sea muy poco, sin salir del mayor. Entre todos los rectángulos que pueden inscribirse de manera suelta en un rectángulo de por , el menor perímetro tiene la forma donde es un entero positivo. Halla
A rectangle that is inscribed in a larger rectangle (with one vertex on each side) is called unstuck if it is possible to rotate (however slightly) the smaller rectangle about its center within the confines of the larger. Of all the rectangles that can be inscribed unstuck in a by rectangle, the smallest perimeter has the form for a positive integer Find
Pista pequeña:
Centra el rectángulo de por en el origen y parametriza dos vértices interiores consecutivos sobre los lados derecho y superior
Center the -by- rectangle at the origin and parameterize consecutive inner vertices on the right and top sides
Pista grande:
Usa la igualdad de las semidiagonales para relacionar las dos coordenadas libres y luego expresa el cuadrado del perímetro mediante la diagonal y el área
Use equal half-diagonals to relate the two free coordinates, then express the square of the perimeter through the diagonal and area
Solución:
Los vértices opuestos están en lados opuestos del rectángulo exterior, por lo que ambos rectángulos tienen el mismo centro. Bajo una pequeña rotación de ángulo un punto de contacto del lado derecho en se desplaza hacia dentro solo si mientras que un punto de contacto del lado superior en se desplaza hacia dentro solo si Por tanto, los desplazamientos de un rectángulo suelto tienen signos opuestos; después de una reflexión, sus vértices consecutivos pueden escribirse como con La igualdad de las semidiagonales da así que Si sus lados tienen longitudes entonces Por lo tanto, su perímetro satisface La igualdad ocurre cuando lo que produce un rectángulo no alineado con los ejes y, por tanto, suelto. Así, el perímetro mínimo es y
Opposite vertices lie on opposite sides of the outer rectangle, so the two rectangles have the same center. For a small rotation through angle a right-side contact at moves inward only if while a top-side contact at moves inward only if Thus an unstuck rectangle has opposite-signed offsets; after reflection, write its consecutive vertices as with Equal half-diagonals give so If its side lengths are then Therefore its perimeter satisfies Equality occurs at which gives a non-axis-aligned, hence unstuck, rectangle. Thus the minimum perimeter is and
15.
Sea una altura de Sean y los puntos donde los círculos inscritos en los triángulos y son tangentes a Si y entonces puede expresarse como donde y son enteros coprimos. Halla
Let be an altitude of Let and be the points where the circles inscribed in the triangles and are tangent to If and then can be expressed as where and are relatively prime integers. Find
Pista pequeña:
Expresa la distancia de a cada punto de tangencia usando el semiperímetro de su triángulo rectángulo
Express the distance from to each tangency point using the semiperimeter of its right triangle
Pista grande:
Halla a partir de las longitudes de los lados sin calcular primero la altura
Find from the side lengths without first computing the altitude
Solución:
Sea En el triángulo rectángulo la longitud de la tangente desde hasta su incírculo es en el triángulo es Por consiguiente, La fórmula de proyección da Como Por lo tanto,
Let In right triangle the tangent length from to its incircle is in triangle it is Hence The projection formula gives Since Thus