2009 AIME I Problema 2

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2.

Existe un número complejo zz con parte imaginaria 164164 y un entero positivo nn tales que zz+n=4i.\frac{z}{z + n} = 4i. Halla n.n.

There is a complex number zz with imaginary part 164164 and a positive integer nn such that zz+n=4i.\frac{z}{z + n} = 4i. Find n.n.

Respuesta: 697
Conceptos:número complejomanipulación algebraica
Nivel de dificultad: 2060
Solución:

Escribe z=a+164i.z = a + 164i. Al eliminar el denominador se obtiene z=4i(z+n),z = 4i(z + n), es decir, a+164i=4i(a+n+164i)=656+4(a+n)i. \begin{aligned} a + 164i &= 4i\,(a + n + 164i) \\ &= -656 + 4(a + n)i. \end{aligned}

Las partes reales dan a=656,a = -656, y las partes imaginarias dan 164=4(a+n),164 = 4(a + n), de modo que a+n=41a + n = 41 y n=41+656=697.n = 41 + 656 = 697.

Write z=a+164i.z = a + 164i. Clearing the denominator gives z=4i(z+n),z = 4i(z + n), that is, a+164i=4i(a+n+164i)=656+4(a+n)i. \begin{aligned} a + 164i &= 4i\,(a + n + 164i) \\ &= -656 + 4(a + n)i. \end{aligned}

Real parts give a=656,a = -656, and imaginary parts give 164=4(a+n),164 = 4(a + n), so a+n=41a + n = 41 and n=41+656=697.n = 41 + 656 = 697.

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