2010 AIME II Problema 5

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 5 del 2010 AIME II, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2010 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:logaritmomanipulación algebraica

Nivel de dificultad: 2170

5.

Los números positivos x,x, y,y, y zz satisfacen xyz=1081xyz = 10^{81} y (log10x)(log10yz)(\log_{10} x)(\log_{10} yz) +(log10y)(log10z)=468.+ (\log_{10} y)(\log_{10} z) = 468. Halla (log10x)2+(log10y)2+(log10z)2.\small \sqrt{(\log_{10} x)^2 + (\log_{10} y)^2 + (\log_{10} z)^2}.

Positive numbers x,x, y,y, and zz satisfy xyz=1081xyz = 10^{81} and (log10x)(log10yz)(\log_{10} x)(\log_{10} yz) +(log10y)(log10z)=468.+ (\log_{10} y)(\log_{10} z) = 468. Find (log10x)2+(log10y)2+(log10z)2.\small \sqrt{(\log_{10} x)^2 + (\log_{10} y)^2 + (\log_{10} z)^2}.

Solución:

Sea a=log10x,a = \log_{10} x, b=log10y,b = \log_{10} y, y c=log10z.c = \log_{10} z. Tomando logaritmos en xyz=1081xyz = 10^{81} se obtiene a+b+c=81.a + b + c = 81. Como log10yz=b+c,\log_{10} yz = b + c, la segunda condición es a(b+c)+bc=ab+ac+bca(b + c) + bc = ab + ac + bc =468.= 468.

Elevando al cuadrado la suma, a2+b2+c2=(a+b+c)22(ab+ac+bc)=8122468=6561936=5625, \begin{aligned} a^2 + b^2 + c^2 &= (a + b + c)^2 \\ &\quad {}- 2(ab + ac + bc) \\ &= 81^2 - 2 \cdot 468 \\ &= 6561 - 936 \\ &= 5625, \end{aligned} así que el valor pedido es 5625=75.\sqrt{5625} = 75.

Let a=log10x,a = \log_{10} x, b=log10y,b = \log_{10} y, and c=log10z.c = \log_{10} z. Taking logs of xyz=1081xyz = 10^{81} gives a+b+c=81.a + b + c = 81. Since log10yz=b+c,\log_{10} yz = b + c, the second condition is a(b+c)+bc=ab+ac+bca(b + c) + bc = ab + ac + bc =468.= 468.

Squaring the sum, a2+b2+c2=(a+b+c)22(ab+ac+bc)=8122468=6561936=5625, \begin{aligned} a^2 + b^2 + c^2 &= (a + b + c)^2 \\ &\quad {}- 2(ab + ac + bc) \\ &= 81^2 - 2 \cdot 468 \\ &= 6561 - 936 \\ &= 5625, \end{aligned} so the requested value is 5625=75.\sqrt{5625} = 75.

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El Problema 5 en otros años