Question

Se define que una cuádrupla ordenada de enteros $(a, b, c, d)$ es interesante si $1 \le a \lt b \lt c \lt d \le 10$ y $a + d \gt b + c.$ ¿Cuántas cuádruplas ordenadas interesantes hay?

Define an ordered quadruple of integers $(a, b, c, d)$ to be interesting if $1 \le a \lt b \lt c \lt d \le 10$ and $a + d \gt b + c.$ How many interesting ordered quadruples are there?

Respuesta

Respuesta: 80

Conceptos:combinaciones biyección simetría

Nivel de dificultad: 2390

Pista pequeña:

La condición $a + d \gt b + c$ es lo mismo que $d - c \gt b - a$ .

The condition $a + d \gt b + c$ is the same as $d - c \gt b - a$

Pista grande:

La aplicación $(a, b, c, d)$ $\small \mapsto (11 - d,\, 11 - c,\, 11 - b,\, 11 - a)$ intercambia $d - c$ con $b - a;$ cuenta las cuádruplas con $d - c = b - a$ y usa la simetría.

The map $(a, b, c, d)$ $\small \mapsto (11 - d,\, 11 - c,\, 11 - b,\, 11 - a)$ swaps $d - c$ with $b - a;$ count the quadruples with $d - c = b - a$ and use symmetry

Solución:

La condición $a + d \gt b + c$ es equivalente a $d - c \gt b - a.$ Hay en total $\binom{10}{4} = 210$ cuádruplas, y la involución $(a, b, c, d)$ $\small \mapsto (11 - d,\, 11 - c,\, 11 - b,\, 11 - a)$ intercambia los intervalos exteriores $b - a$ y $d - c.$ Así que las cuádruplas con $d - c \gt b - a$ y las que tienen $d - c \lt b - a$ son igual de numerosas, y la respuesta es $\frac{210 - T}{2},$ donde $T$ cuenta las cuádruplas con $d - c = b - a.$

Si $b - a = d - c = k$ y $c - b = j,$ la cuádrupla queda determinada por $(a, j, k)$ con $a, j, k \ge 1$ y $a + 2k + j \le 10.$ Para $k = 1,$ $2,$ $3,$ y $4,$ respectivamente, las cotas para $a + j$ son $8,$ $6,$ $4,$ y $2;$ los números correspondientes de pares son $28,$ $15,$ $6,$ y $1,$ así que $T = 50.$

Por lo tanto, el número de cuádruplas interesantes es $\frac{210 - 50}{2} = 80.$

The condition $a + d \gt b + c$ is equivalent to $d - c \gt b - a.$ There are $\binom{10}{4} = 210$ quadruples in all, and the involution $(a, b, c, d)$ $\small \mapsto (11 - d,\, 11 - c,\, 11 - b,\, 11 - a)$ exchanges the outer gaps $b - a$ and $d - c.$ So the quadruples with $d - c \gt b - a$ and those with $d - c \lt b - a$ are equinumerous, and the answer is $\frac{210 - T}{2},$ where $T$ counts quadruples with $d - c = b - a.$

If $b - a = d - c = k$ and $c - b = j,$ the quadruple is determined by $(a, j, k)$ with $a, j, k \ge 1$ and $a + 2k + j \le 10.$ For $k = 1,$ $2,$ $3,$ and $4,$ respectively, the bounds on $a + j$ are $8,$ $6,$ $4,$ and $2;$ the corresponding counts are $28,$ $15,$ $6,$ and $1,$ so $T = 50.$

Therefore the number of interesting quadruples is $\frac{210 - 50}{2} = 80.$

2011 AIME II Problema 6

Respuesta: 80

Nivel de dificultad: 2390

Pista pequeña:

Pista grande:

Solución:

El Problema 6 en otros años