2006 AIME II Problema 13

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 13 del 2006 AIME II, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2006 AIME II, o revisar la clave de respuestas.

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

Conceptos:diferencia de cuadradosconteo de factoresparidad

Nivel de dificultad: 3160

13.

¿Cuántos enteros NN menores que 10001000 se pueden escribir como suma de jj enteros impares positivos consecutivos para exactamente 55 valores de j1j \ge 1?

How many integers NN less than 10001000 can be written as the sum of jj consecutive positive odd integers for exactly 55 values of j1?j \ge 1?

Solución:

La suma desde el (k+1)(k+1)-ésimo hasta el mm-ésimo entero impar positivo es m2k2=(mk)(m+k).m^2 - k^2 = (m - k)(m + k). Escribiendo a=mka = m - k y b=m+k,b = m + k, las representaciones de NN corresponden exactamente a las factorizaciones N=abN = ab con aba \le b y a,ba, b de la misma paridad (entonces m=a+b2,m = \frac{a + b}{2}, k=ba2k = \frac{b - a}{2}). Así que necesitamos que NN tenga exactamente 55 tales factorizaciones.

Si NN es impar, todo par de divisores sirve, así que NN necesita 99 o 1010 divisores, es decir N=p8,N = p^8, p9,p^9, p2q2,p^2q^2, o pq4pq^4 con p,qp, q primos impares distintos. Por debajo de 1000,1000, p8p^8 y p9p^9 son imposibles, p2q2p^2 q^2 da 225225 y 441,441, y pq4pq^4 da 345,3^4 \cdot 5, 347,3^4 \cdot 7, 3411:3^4 \cdot 11: cinco valores impares.

Si NN es par, ambos factores deben ser pares, así que N=4MN = 4M y las factorizaciones corresponden a los pares de divisores de M,M, sin restricción de paridad; necesitamos M<250M \lt 250 con 99 o 1010 divisores. Con 99 divisores: 36,36, 100,100, 196,196, 225.225. Con 1010 divisores (pq4pq^4): 324,3 \cdot 2^4, 524,5 \cdot 2^4, 724,7 \cdot 2^4, 1124,11 \cdot 2^4, 1324,13 \cdot 2^4, 234.2 \cdot 3^4. Eso da 4+6=104 + 6 = 10 valores pares, para un total de 5+10=15.5 + 10 = 15.

The sum of the (k+1)(k+1)th through mmth positive odd integers is m2k2=(mk)(m+k).m^2 - k^2 = (m - k)(m + k). Writing a=mka = m - k and b=m+k,b = m + k, the representations of NN correspond exactly to the factorizations N=abN = ab with aba \le b and a,ba, b of the same parity (then m=a+b2,m = \frac{a + b}{2}, k=ba2k = \frac{b - a}{2}). So we need NN to have exactly 55 such factorizations.

If NN is odd, every divisor pair works, so NN needs 99 or 1010 divisors, i.e. N=p8,N = p^8, p9,p^9, p2q2,p^2q^2, or pq4pq^4 with p,qp, q distinct odd primes. Below 1000,1000, p8p^8 and p9p^9 are impossible, p2q2p^2 q^2 gives 225225 and 441,441, and pq4pq^4 gives 345,3^4 \cdot 5, 347,3^4 \cdot 7, 3411:3^4 \cdot 11: five odd values.

If NN is even, both factors must be even, so N=4MN = 4M and the factorizations correspond to divisor pairs of M,M, with no parity restriction; we need M<250M \lt 250 with 99 or 1010 divisors. With 99 divisors: 36,36, 100,100, 196,196, 225.225. With 1010 divisors (pq4pq^4): 324,3 \cdot 2^4, 524,5 \cdot 2^4, 724,7 \cdot 2^4, 1124,11 \cdot 2^4, 1324,13 \cdot 2^4, 234.2 \cdot 3^4. That is 4+6=104 + 6 = 10 even values, for a total of 5+10=15.5 + 10 = 15.

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El Problema 13 en otros años