1997 AIME Problema 5

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 5 del 1997 AIME, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 1997 AIME, o revisar la clave de respuestas.

Todos los problemas se usan con el permiso legal oficial de la Mathematical Association of America (MAA).

Conceptos:fraccióndecimalconteo de enteros en un rango

Nivel de dificultad: 2450

5.

El número rr se puede expresar como un decimal de cuatro cifras 0.abcd,0.abcd, donde a,a, b,b, c,c, y dd representan dígitos, cualquiera de los cuales podría ser cero. Se desea aproximar rr mediante una fracción cuyo numerador sea 11 o 22 y cuyo denominador sea un entero. La fracción de ese tipo más cercana a rr es 27.\frac{2}{7}. ¿Cuál es el número de valores posibles de rr?

The number rr can be expressed as a four-place decimal 0.abcd,0.abcd, where a,a, b,b, c,c, and dd represent digits, any of which could be zero. It is desired to approximate rr by a fraction whose numerator is 11 or 22 and whose denominator is an integer. The closest such fraction to rr is 27.\frac{2}{7}. What is the number of possible values for r?r?

Solución:

Entre las fracciones con numerador 11 o 2,2, los vecinos más cercanos de 270.2857\frac{2}{7} \approx 0.2857 son 14=0.25\frac{1}{4} = 0.25 por debajo (nótese que 28=14\frac{2}{8} = \frac{1}{4}) y 130.3333\frac{1}{3} \approx 0.3333 por encima (nótese que 26=13\frac{2}{6} = \frac{1}{3}); ningún otro candidato queda entre ellos. Así que 27\frac{2}{7} es la única fracción más cercana a rr exactamente cuando rr está más cerca de 27\frac{2}{7} que de 14\frac{1}{4} y 13,\frac{1}{3}, es decir, cuando rr queda estrictamente entre los puntos medios 12(14+27)=1556=0.26785 \begin{aligned} \frac{1}{2}\left(\frac{1}{4} + \frac{2}{7}\right) &= \frac{15}{56} \\ &= 0.26785\ldots \end{aligned} y 12(27+13)=1342=0.30952. \begin{aligned} \frac{1}{2}\left(\frac{2}{7} + \frac{1}{3}\right) &= \frac{13}{42} \\ &= 0.30952\ldots. \end{aligned}

Los decimales de cuatro cifras en ese intervalo son 0.2679,0.2680,,0.3095,0.2679, 0.2680, \ldots, 0.3095, y hay 30952679+1=4173095 - 2679 + 1 = 417 de ellos.

Among fractions with numerator 11 or 2,2, the closest neighbors of 270.2857\frac{2}{7} \approx 0.2857 are 14=0.25\frac{1}{4} = 0.25 below (note 28=14\frac{2}{8} = \frac{1}{4}) and 130.3333\frac{1}{3} \approx 0.3333 above (note 26=13\frac{2}{6} = \frac{1}{3}); no other candidate lies between them. So 27\frac{2}{7} is the unique closest fraction to rr exactly when rr is closer to 27\frac{2}{7} than to both 14\frac{1}{4} and 13,\frac{1}{3}, i.e. when rr lies strictly between the midpoints 12(14+27)=1556=0.26785 \begin{aligned} \frac{1}{2}\left(\frac{1}{4} + \frac{2}{7}\right) &= \frac{15}{56} \\ &= 0.26785\ldots \end{aligned} and 12(27+13)=1342=0.30952. \begin{aligned} \frac{1}{2}\left(\frac{2}{7} + \frac{1}{3}\right) &= \frac{13}{42} \\ &= 0.30952\ldots. \end{aligned}

The four-place decimals in that interval are 0.2679,0.2680,,0.3095,0.2679, 0.2680, \ldots, 0.3095, and there are 30952679+1=4173095 - 2679 + 1 = 417 of them.

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