2014 AIME II Problema 9

Intenta el Problema 9 del 2014 AIME II 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 II, o revisar la clave de respuestas.

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

9.

Diez sillas están dispuestas en un círculo. Halla el número de subconjuntos de este conjunto de sillas que contienen al menos tres sillas adyacentes.

Ten chairs are arranged in a circle. Find the number of subsets of this set of chairs that contain at least three adjacent chairs.

Respuesta: 581
Conceptos:arreglos circularessubconjuntosinclusión-exclusión
Nivel de dificultad: 2760
Pista pequeña:

Cuenta los subconjuntos distintos del conjunto completo localizando una silla vacía seguida, en sentido horario, por tres sillas del subconjunto

Count subsets other than the full set by locating an empty chair followed clockwise by three chairs of the subset

Pista grande:

Cada patrón formado por una silla no elegida seguida de tres elegidas deja 262^6 opciones para las sillas restantes; resta los subconjuntos contados dos veces que contienen dos rachas separadas de tres o más

Each such empty-full-full-full pattern leaves 262^6 choices for the remaining chairs; subtract the double-counted subsets containing two separate runs of three or more

Solución:

El conjunto completo de 1010 sillas cumple; cuenta los demás localizando el inicio, en sentido horario, de cada racha máxima de al menos tres sillas elegidas adyacentes. Cualquier subconjunto de este tipo contiene un bloque de cuatro sillas consecutivas formado por una no elegida seguida de tres elegidas. Hay 1010 posiciones para este bloque, y las 66 sillas restantes son libres, lo que da 1026=640.10 \cdot 2^6 = 640.

Esto cuenta una vez por cada racha máxima de longitud al menos 3.3. Dos rachas de este tipo requieren al menos 3+33 + 3 sillas elegidas más dos huecos, así que tres rachas son imposibles, y los subconjuntos con exactamente dos rachas se cuentan dos veces. Para tener dos rachas, coloca dos bloques disjuntos, cada uno formado por una silla no elegida seguida de tres elegidas: 1032=15\frac{10 \cdot 3}{2} = 15 maneras (el segundo bloque cabe en 33 posiciones entre las 66 sillas restantes), con las últimas 22 sillas libres, para 1522=6015 \cdot 2^2 = 60 subconjuntos.

El total es 1+64060=581.1 + 640 - 60 = 581.

The full set of 1010 chairs qualifies; count the others by locating each maximal run of at least three adjacent chosen chairs at its clockwise start. Any such subset contains a block of four consecutive chairs that is empty-chosen-chosen-chosen. There are 1010 positions for this block, and the remaining 66 chairs are free, giving 1026=640.10 \cdot 2^6 = 640.

This counts once for each maximal run of length at least 3.3. Two such runs require at least 3+33 + 3 chosen chairs plus two gaps, so three runs are impossible, and subsets with exactly two runs are counted twice. To have two runs, place two disjoint empty-chosen-chosen-chosen blocks: 1032=15\frac{10 \cdot 3}{2} = 15 ways (the second block fits in 33 positions among the remaining 66 chairs), with the last 22 chairs free, for 1522=6015 \cdot 2^2 = 60 subsets.

The total is 1+64060=581.1 + 640 - 60 = 581.

Problema 8#8
Examen completo

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