Problemas del 2013 AIME II
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Con tiempo
3:00:00
1.
Supongamos que la medición del tiempo durante el día se convierte al sistema métrico, de modo que cada día tiene horas métricas y cada hora métrica tiene minutos métricos. Se producirían entonces relojes digitales que marcarían justo antes de la medianoche, a la medianoche, a las antiguas AM y a las antiguas PM. Tras la conversión, una persona que quisiera despertarse en el equivalente de las antiguas AM ajustaría su nuevo despertador digital en donde y son dígitos. Halla
Suppose that the measurement of time during the day is converted to the metric system so that each day has metric hours, and each metric hour has metric minutes. Digital clocks would then be produced that would read just before midnight, at midnight, at the former AM, and at the former PM. After the conversion, a person who wanted to wake up at the equivalent of the former AM would set his new digital alarm clock for where and are digits. Find
Respuesta: 275
Nivel de dificultad: 1820
Solución:
Un día ordinario tiene minutos, y las AM ocurren minutos después de la medianoche. Un día métrico tiene minutos métricos, así que el tiempo métrico equivalente es minutos métricos después de la medianoche, que el nuevo reloj muestra como
Por lo tanto
An ordinary day has minutes, and AM comes minutes after midnight. A metric day has metric minutes, so the equivalent metric time is metric minutes after midnight, which the new clock displays as
Therefore
2.
Los enteros positivos y satisfacen la condición Halla la suma de todos los valores posibles de
Positive integers and satisfy the condition Find the sum of all possible values of
Respuesta: 881
Nivel de dificultad: 2030
Solución:
Trabajando de afuera hacia adentro, obliga a que de modo que y por tanto De aquí
Como y es un entero positivo, debe ser uno de lo que da La suma de todos los valores posibles de es
Working from the outside in, forces so so Hence
Since and is a positive integer, must be one of giving The sum of all possible values of is
3.
Una vela grande mide centímetros de alto. Está diseñada para consumirse más rápido cuando recién se enciende y más lento a medida que se acerca a su base. En concreto, la vela tarda segundos en consumir el primer centímetro desde arriba, segundos en consumir el segundo centímetro, y segundos en consumir el -ésimo centímetro. Supón que la vela tarda segundos en consumirse por completo. Entonces segundos después de encenderla, la altura de la vela en centímetros será Halla
A large candle is centimeters tall. It is designed to burn down more quickly when it is first lit and more slowly as it approaches its bottom. Specifically, the candle takes seconds to burn down the first centimeter from the top, seconds to burn down the second centimeter, and seconds to burn down the -th centimeter. Suppose it takes seconds for the candle to burn down completely. Then seconds after it is lit, the candle's height in centimeters will be Find
Respuesta: 350
Nivel de dificultad: 1970
Solución:
Consumir los primeros centímetros toma segundos, así que y
Al plantear se obtiene así que en el instante la vela ha consumido exactamente centímetros. Su altura es y
Burning the first centimeters takes seconds, so and
Setting gives so at time the candle has burned down exactly centimeters. Its height is and
4.
En el plano cartesiano sean y Se construye el triángulo equilátero de modo que quede en el primer cuadrante. Sea el centro de Entonces puede escribirse como donde y son enteros positivos primos entre sí y es un entero no divisible por el cuadrado de ningún primo. Halla
In the Cartesian plane let and Equilateral triangle is constructed so that lies in the first quadrant. Let be the center of Then can be written as where and are relatively prime positive integers and is an integer that is not divisible by the square of any prime. Find
Respuesta: 40
Nivel de dificultad: 2270
Solución:
El punto medio de es y El tercer vértice está a distancia de en una dirección perpendicular a una perpendicular unitaria es Tomando el signo que cae en el primer cuadrante, (la otra opción tiene coordenada negativa).
El centro de un triángulo equilátero es su baricentro, el promedio de los vértices:
Entonces así que
The midpoint of is and The third vertex lies at distance from along a direction perpendicular to a unit perpendicular is Taking the sign that lands in the first quadrant, (the other choice has negative -coordinate).
The center of an equilateral triangle is its centroid, the average of the vertices:
Then so
5.
En el triángulo equilátero sean y los puntos que trisecan Entonces puede expresarse en la forma donde y son enteros positivos primos entre sí, y es un entero no divisible por el cuadrado de ningún primo. Halla
In equilateral let points and trisect Then can be expressed in the form where and are relatively prime positive integers, and is an integer that is not divisible by the square of any prime. Find
Respuesta: 20
Nivel de dificultad: 2330
Solución:
Escala de modo que la longitud del lado sea con En el triángulo la ley de cosenos da así que y por simetría.
Como es un tercio de y los triángulos y comparten el vértice obtenemos Por otro lado
Por lo tanto y
Scale so the side length is with In triangle the law of cosines gives so and by symmetry.
Since is one third of and triangles and share the apex we get On the other hand
Therefore and
6.
Halla el menor entero positivo tal que el conjunto de enteros consecutivos que comienza en no contenga ningún cuadrado de un entero.
Find the least positive integer such that the set of consecutive integers beginning with contains no square of an integer.
Respuesta: 282
Nivel de dificultad: 2430
Solución:
El bloque se salta todos los cuadrados exactamente cuando dos cuadrados consecutivos y lo sobrepasan, lo que requiere así que En particular, todo bloque por debajo de contiene un cuadrado, de modo que buscamos a partir de ahí.
Escribe con Entonces así que mientras (es decir, ), el cuadrado cae en el bloque estos cubren los bloques hasta El bloque se salta exactamente cuando es decir, Para esto falla (así que cae en el bloque ), y se cumple por primera vez en ya que
En efecto, y quedan a ambos lados del bloque que empieza en El menor de este tipo es
The block misses all squares exactly when some consecutive squares and jump over it, which requires so In particular every block below contains a square, so we search from there.
Write with Then so as long as (that is, ), the square lies in block these cover blocks through Block is skipped exactly when that is, For this fails (so lands in block ), and it first holds at since
Indeed and straddle the block starting at The least such is
7.
A un grupo de empleados se le asigna la tarea de ordenar archivos. Cada empleado ordena a un ritmo constante de archivos por hora. Al final de la primera hora, algunos de los empleados son reasignados a otra tarea; al final de la segunda hora, el mismo número de los empleados restantes también son reasignados a otra tarea, y una reasignación similar ocurre al final de la tercera hora. El grupo termina de ordenar en horas y minutos. Halla la cantidad de archivos ordenados durante la primera hora y media de ordenamiento.
A group of clerks is assigned the task of sorting files. Each clerk sorts at a constant rate of files per hour. At the end of the first hour, some of the clerks are reassigned to another task; at the end of the second hour, the same number of the remaining clerks are also reassigned to another task, and a similar reassignment occurs at the end of the third hour. The group finishes the sorting in hours and minutes. Find the number of files sorted during the first one and a half hours of sorting.
Respuesta: 945
Nivel de dificultad: 2310
Solución:
Sean los empleados que comienzan y los reasignados al final de cada hora. En los minutos finales cada empleado restante ordena archivos, así que lo que se simplifica a o
Módulo esto se lee así que y Tomando se obtiene el siguiente candidato, da para el cual Así que y
En la primera hora empleados ordenan archivos, y en la siguiente media hora empleados ordenan para un total de
Let clerks start and be reassigned at the end of each hour. In the final minutes each remaining clerk sorts files, so which simplifies to or
Modulo this reads so and Taking gives the next candidate, gives for which So and
In the first hour clerks sort files, and in the next half hour clerks sort for a total of
8.
Un hexágono inscrito en un círculo tiene longitudes de lado y en ese orden. El radio del círculo puede escribirse como donde y son enteros positivos. Halla
A hexagon that is inscribed in a circle has side lengths and in that order. The radius of the circle can be written as where and are positive integers. Find
Respuesta: 272
Nivel de dificultad: 2560
Solución:
Sea el radio, y que cada cuerda de longitud subtienda un ángulo central y cada cuerda de longitud subtienda Los seis ángulos centrales llenan el círculo: así que y
La mitad de una cuerda de da y la ley de cosenos en el triángulo isósceles con lados y base da así que Igualando, así que (tomando la raíz positiva).
Por lo tanto
Let be the radius, and let each chord of length subtend central angle and each chord of length subtend The six central angles fill the circle: so and
Half a -chord gives and the law of cosines on the isosceles triangle with legs and base gives so Equating, so (taking the positive root).
Therefore
9.
Un tablero de se cubre por completo con fichas de sin superposición; cada ficha puede cubrir cualquier cantidad de casillas consecutivas, y cada ficha queda completamente sobre el tablero. Cada ficha es roja, azul o verde. Sea el número de recubrimientos del tablero de en los que los tres colores se usan al menos una vez. Por ejemplo, una ficha roja de seguida de una ficha verde de , una ficha verde de , una ficha azul de , y una ficha verde de es un recubrimiento válido. Nota que si la ficha azul de se reemplaza por dos fichas azules de , esto resulta en un recubrimiento diferente. Halla el residuo cuando se divide entre
A board is completely covered by tiles without overlap; each tile may cover any number of consecutive squares, and each tile lies completely on the board. Each tile is either red, blue, or green. Let be the number of tilings of the board in which all three colors are used at least once. For example, a red tile followed by a green tile, a green tile, a blue tile, and a green tile is a valid tiling. Note that if the blue tile is replaced by two blue tiles, this results in a different tiling. Find the remainder when is divided by
Respuesta: 106
Nivel de dificultad: 2610
Solución:
Primero cuenta los recubrimientos coloreados cuando hay colores disponibles. La ficha de la primera casilla puede colorearse de maneras, y cada una de las casillas restantes o bien extiende la ficha actual o bien inicia una ficha nueva en uno de los colores, lo que da opciones por casilla. Así que hay recubrimientos.
Con tres colores eso son recubrimientos. Por inclusión-exclusión sobre los colores no usados, el número que usa los tres colores es
El residuo cuando se divide entre es
First count colored tilings when colors are available. The first square's tile can be colored in ways, and each of the remaining squares either extends the current tile or starts a new tile in one of the colors, giving choices per square. So there are tilings.
With three colors that is tilings. By inclusion-exclusion over the unused colors, the number using all three colors is
The remainder when is divided by is
10.
Dado un círculo de radio sea un punto a distancia del centro del círculo. Sea el punto del círculo más cercano al punto Una recta que pasa por el punto corta al círculo en los puntos y El área máxima posible de puede escribirse en la forma donde y son enteros positivos, y son primos entre sí, y no es divisible por el cuadrado de ningún primo. Halla
Given a circle of radius let be a point at a distance from the center of the circle. Let be the point on the circle nearest to point A line passing through the point intersects the circle at points and The maximum possible area for can be written in the form where and are positive integers, and are relatively prime, and is not divisible by the square of any prime. Find
Respuesta: 146
Nivel de dificultad: 2840
Solución:
El punto más cercano está sobre el segmento con y Los triángulos y comparten la base y sus alturas son las distancias desde y a la recta que pasa por Para cualquier punto sobre la recta esa distancia es donde es el ángulo entre las dos rectas, así que
Como tenemos con igualdad cuando Tal cuerda está a distancia de que es menor que así que una recta que pasa por puede alcanzarla.
El área máxima es así que
The nearest point lies on segment with and Triangles and share the base and their heights are the distances from and to the line through For any point on line that distance is where is the angle between the two lines, so
Since we have with equality when Such a chord lies at distance from which is less than so a line through can achieve it.
The maximum area is so
11.
Sea y sea el número de funciones del conjunto al conjunto tales que es una función constante. Halla el residuo cuando se divide entre
Let and let be the number of functions from set to set such that is a constant function. Find the remainder when is divided by
Respuesta: 399
Nivel de dificultad: 2890
Solución:
Digamos que para todo y sea Tomando cualquier obtenemos así que Todo satisface (porque ), y si entonces así que mapea el complemento de en Recíprocamente, cualquier construida de esta manera funciona.
Si elegimos la constante de maneras, los elementos restantes de de maneras, y una imagen en para cada uno de los otros elementos de maneras. Por lo tanto
El residuo cuando se divide entre es
Say for all and let Picking any we get so Every satisfies (because ), and if then so maps the complement of into Conversely, any built this way works.
If we choose the constant in ways, the remaining elements of in ways, and an image in for each of the other elements in ways. Hence
The remainder when is divided by is
12.
Sea el conjunto de todos los polinomios de la forma donde y son enteros. Halla el número de polinomios en tales que cada una de sus raíces satisface o
Let be the set of all polynomials of the form where and are integers. Find the number of polynomials in such that each of its roots satisfies either or
Respuesta: 540
Nivel de dificultad: 3060
Solución:
Una cúbica con coeficientes reales tiene o bien tres raíces reales o bien una raíz real y un par conjugado. Los únicos números reales con módulo o son y así que en el caso totalmente real las raíces forman un multiconjunto de tamaño de esos valores: polinomios.
En caso contrario las raíces son y un par conjugado con y o Al desarrollar se ve que los coeficientes son y que son todos enteros exactamente cuando es un entero. En el círculo de radio necesitamos lo que permite opciones; en el círculo de radio opciones. Con opciones de eso da polinomios, cada uno distinto ya que las raíces determinan el polinomio.
En total hay polinomios de este tipo.
A cubic with real coefficients has either three real roots or one real root and a conjugate pair. The only real numbers with modulus or are and so in the all-real case the roots form a multiset of size from those values: polynomials.
Otherwise the roots are and a conjugate pair with and or Expanding shows the coefficients are and which are all integers exactly when is an integer. On the circle of radius we need allowing choices; on the circle of radius choices. With choices of that gives polynomials, each distinct since the roots determine the polynomial.
In total there are such polynomials.
13.
En y el punto está sobre de modo que Sea el punto medio de Dado que y el área de puede expresarse en la forma donde y son enteros positivos y no es divisible por el cuadrado de ningún primo. Halla
In and point is on so that Let be the midpoint of Given that and the area of can be expressed in the form where and are positive integers and is not divisible by the square of any prime. Find
Respuesta: 10
Nivel de dificultad: 3060
Solución:
Sean y de modo que y (baja la altura desde al punto medio de ). La ley de cosenos en el triángulo da
Tanto como son medianas a en los triángulos y respectivamente. La fórmula de la mediana da De la segunda ecuación sustituyendo en la primera se obtiene así que y luego
La altura desde tiene longitud así que el área es y
Let and so and (drop the altitude from to the midpoint of ). The law of cosines in triangle gives
Both and are medians to in triangles and respectively. The median formula gives From the second equation substituting into the first gives so and then
The altitude from has length so the area is and
14.
Para enteros positivos y sea el residuo cuando se divide entre y para sea Halla el residuo cuando se divide entre
For positive integers and let be the remainder when is divided by and for let Find the remainder when is divided by
Respuesta: 512
Nivel de dificultad: 3270
Solución:
Para el cociente es al menos así que el residuo satisface al igual que Escribe con Al dividir entre se obtiene cociente y residuo así que Recíprocamente, para y para más pequeño la cota completa el trabajo: cuando da a lo sumo para cuando da a lo sumo para y cuando da a lo sumo para mientras que divide exactamente, dejando residuo Por lo tanto
Agrupando en tríos para (nota que ), cada trío aporta así que
El residuo pedido es
For the quotient is at least so the remainder satisfies as well as Write with Dividing by gives quotient and remainder so Conversely, for and for smaller the bound finishes the job: when it gives at most for when it gives at most for and when it gives at most for while divides exactly, leaving remainder Hence
Grouping as triples for (note ), each triple contributes so
The requested remainder is
15.
Sean los ángulos de un triángulo con y agudos y mayor que un ángulo recto, que satisfacen y Existen enteros positivos y para los cuales donde y son primos entre sí y no es divisible por el cuadrado de ningún primo. Halla
Let be angles of a triangle with and acute and greater than a right angle satisfying and There are positive integers and for which where and are relatively prime and is not divisible by the square of any prime. Find
Respuesta: 222
Nivel de dificultad: 3370
Solución:
Reemplazando cada por la primera ecuación se convierte en Por la ley de senos, y así sucesivamente, así que el lado izquierdo es igual a por la ley de cosenos. De aquí El mismo argumento convierte la segunda ecuación en y muestra que la expresión pedida es igual a
Como y son agudos, y con y Entonces así que
Por lo tanto y
Replacing each by the first equation becomes By the law of sines, and so on, so the left side equals by the law of cosines. Hence The same argument turns the second equation into and shows the requested expression equals
Since and are acute, and with and Then so
Therefore and