2014 AIME I Problema 14

Intenta el Problema 14 del 2014 AIME I a continuación y luego compara tu respuesta con la solución preparada profesionalmente de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2014 AIME I, o revisar la clave de respuestas.

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

14.

Sea mm la mayor solución real de la ecuación 3x3+5x5+17x17+19x19=x211x4. \begin{aligned} &\frac{3}{x-3} + \frac{5}{x-5} \\ &\quad {}+ \frac{17}{x-17} + \frac{19}{x-19} \\ &= x^2 - 11x - 4. \end{aligned} Existen enteros positivos a,a, b,b, y cc tales que m=a+b+c.m = a + \sqrt{b + \sqrt{c}}. Halla a+b+c.a + b + c.

Let mm be the largest real solution to the equation 3x3+5x5+17x17+19x19=x211x4. \begin{aligned} &\frac{3}{x-3} + \frac{5}{x-5} \\ &\quad {}+ \frac{17}{x-17} + \frac{19}{x-19} \\ &= x^2 - 11x - 4. \end{aligned} There are positive integers a,a, b,b, and cc such that m=a+b+c.m = a + \sqrt{b + \sqrt{c}}. Find a+b+c.a + b + c.

Respuesta: 263
Conceptos:ecuación racionalsustituciónsimetría (álgebra)
Nivel de dificultad: 3060
Pista pequeña:

Suma 44 a ambos lados, repartiendo una unidad a cada fracción: cada una se convierte en xxk.\frac{x}{x-k}. Luego sustituye t=x11.t = x - 11.

Add 44 to both sides, splitting one unit to each fraction: each becomes xxk.\frac{x}{x-k}. Then substitute t=x11.t = x - 11.

Pista grande:

Los pares simétricos se combinan en 2t264+2t236=1,\frac{2}{t^2 - 64} + \frac{2}{t^2 - 36} = 1, una ecuación cuadrática en t2t^2

Symmetric pairs combine to 2t264+2t236=1,\frac{2}{t^2 - 64} + \frac{2}{t^2 - 36} = 1, a quadratic in t2t^2

Solución:

Suma 44 a ambos lados, dando una unidad a cada fracción: como kxk+1=xxk,\frac{k}{x-k} + 1 = \frac{x}{x-k}, la ecuación se convierte en x(1x3+1x5+1x17+1x19)=x211x=x(x11). \begin{aligned} &\scriptsize x\left(\frac{1}{x-3} + \frac{1}{x-5} + \frac{1}{x-17} + \frac{1}{x-19}\right) \\ &= x^2 - 11x = x(x - 11). \end{aligned} Aparte de x=0,x = 0, podemos dividir entre xx y sustituir t=x11,t = x - 11, lo que empareja las fracciones simétricamente: 2tt264+2tt236=t.\frac{2t}{t^2 - 64} + \frac{2t}{t^2 - 36} = t.

Aparte de t=0,t = 0, dividir entre tt da 2t264+2t236=1.\frac{2}{t^2 - 64} + \frac{2}{t^2 - 36} = 1. Con u=t2,u = t^2, eliminar denominadores da 2(u36)+2(u64)2(u - 36) + 2(u - 64) =(u36)(u64),= (u - 36)(u - 64), es decir u2104u+2504=0,u^2 - 104u + 2504 = 0, así que u=52±200.u = 52 \pm \sqrt{200}.

La mayor solución es m=11+52+20019.1,m = 11 + \sqrt{52 + \sqrt{200}} \approx 19.1, que supera a los demás candidatos 0,0, 11,11, y 11±52±200.11 \pm \sqrt{52 \pm \sqrt{200}}. Por lo tanto a+b+ca + b + c =11+52+200=263.= 11 + 52 + 200 = 263.

Add 44 to both sides, giving one unit to each fraction: since kxk+1=xxk,\frac{k}{x-k} + 1 = \frac{x}{x-k}, the equation becomes x(1x3+1x5+1x17+1x19)=x211x=x(x11). \begin{aligned} &\scriptsize x\left(\frac{1}{x-3} + \frac{1}{x-5} + \frac{1}{x-17} + \frac{1}{x-19}\right) \\ &= x^2 - 11x = x(x - 11). \end{aligned} Besides x=0,x = 0, we can divide by xx and substitute t=x11,t = x - 11, which pairs the fractions symmetrically: 2tt264+2tt236=t.\frac{2t}{t^2 - 64} + \frac{2t}{t^2 - 36} = t.

Besides t=0,t = 0, dividing by tt gives 2t264+2t236=1.\frac{2}{t^2 - 64} + \frac{2}{t^2 - 36} = 1. With u=t2,u = t^2, clearing denominators gives 2(u36)+2(u64)2(u - 36) + 2(u - 64) =(u36)(u64),= (u - 36)(u - 64), i.e. u2104u+2504=0,u^2 - 104u + 2504 = 0, so u=52±200.u = 52 \pm \sqrt{200}.

The largest solution is m=11+52+20019.1,m = 11 + \sqrt{52 + \sqrt{200}} \approx 19.1, which exceeds the other candidates 0,0, 11,11, and 11±52±200.11 \pm \sqrt{52 \pm \sqrt{200}}. Therefore a+b+ca + b + c =11+52+200=263.= 11 + 52 + 200 = 263.

Problema 13#13
Examen completo

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