2016 AIME I Problema 1

Intenta el Problema 1 del 2016 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 2016 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).

1.

Para −1<r<1,-1 \lt r \lt 1, sea S(r)S(r) la suma de la serie geométrica 12+12r+12r2+12r3+⋯ .12 + 12r + 12r^2 + 12r^3 + \cdots. Sea aa entre −1-1 y 11 que satisface S(a)S(−a)=2016.S(a)S(-a) = 2016. Halla S(a)+S(−a).S(a) + S(-a).
For −1<r<1,-1 \lt r \lt 1, let S(r)S(r) denote the sum of the geometric series 12+12r+12r2+12r3+⋯ .12 + 12r + 12r^2 + 12r^3 + \cdots. Let aa between −1-1 and 11 satisfy S(a)S(−a)=2016.S(a)S(-a) = 2016. Find S(a)+S(−a).S(a) + S(-a).
Respuesta: 336
Conceptos:sucesión geométricamanipulación algebraica
Nivel de dificultad: 1840
Pista pequeña:
Cada serie es geométrica: S(r)=121−rS(r) = \frac{12}{1 - r}
Each series is geometric: S(r)=121−rS(r) = \frac{12}{1 - r}
Pista grande:
Tanto S(a)S(−a)S(a)S(-a) como S(a)+S(−a)S(a) + S(-a) dependen solo de 1−a2,1 - a^2, así que nunca necesitas hallar aa
Both S(a)S(−a)S(a)S(-a) and S(a)+S(−a)S(a) + S(-a) depend only on 1−a2,1 - a^2, so you never need to find aa
Solución:
La serie geométrica suma S(r)=121−r.S(r) = \frac{12}{1 - r}. Por lo tanto S(a)S(−a)=121−a⋅121+a=1441−a2=2016, \begin{aligned} S(a)S(-a) &= \frac{12}{1 - a} \cdot \frac{12}{1 + a} \\ &= \frac{144}{1 - a^2} = 2016, \end{aligned} así que 11−a2=14.\frac{1}{1 - a^2} = 14.
Sumando las dos sumas sobre un común denominador, S(a)+S(−a)=121−a+121+a=241−a2=24⋅14=336. \begin{aligned} S(a) + S(-a) &= \frac{12}{1 - a} \\ &\quad {}+ \frac{12}{1 + a} \\ &= \frac{24}{1 - a^2} \\ &= 24 \cdot 14 = 336. \end{aligned}
The geometric series sums to S(r)=121−r.S(r) = \frac{12}{1 - r}. Therefore S(a)S(−a)=121−a⋅121+a=1441−a2=2016, \begin{aligned} S(a)S(-a) &= \frac{12}{1 - a} \cdot \frac{12}{1 + a} \\ &= \frac{144}{1 - a^2} = 2016, \end{aligned} so 11−a2=14.\frac{1}{1 - a^2} = 14.
Adding the two sums over a common denominator, S(a)+S(−a)=121−a+121+a=241−a2=24⋅14=336. \begin{aligned} S(a) + S(-a) &= \frac{12}{1 - a} \\ &\quad {}+ \frac{12}{1 + a} \\ &= \frac{24}{1 - a^2} \\ &= 24 \cdot 14 = 336. \end{aligned}
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