2022 AIME II Problema 10

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 10 del 2022 AIME II, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2022 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).

Conceptos:combinacionessumatoriaTriángulo de Pascal

Nivel de dificultad: 2650

10.

Halla el residuo cuando ((32)2)+((42)2)++((402)2)\binom{\binom{3}{2}}{2} + \binom{\binom{4}{2}}{2} + \cdots + \binom{\binom{40}{2}}{2} se divide entre 1000.1000.

Find the remainder when ((32)2)+((42)2)++((402)2)\binom{\binom{3}{2}}{2} + \binom{\binom{4}{2}}{2} + \cdots + \binom{\binom{40}{2}}{2} is divided by 1000.1000.

Solución:

Como (n2)=n(n1)2\binom{n}{2} = \frac{n(n-1)}{2} y (n2)1=(n+1)(n2)2,\binom{n}{2} - 1 = \frac{(n+1)(n-2)}{2}, ((n2)2)=12n(n1)2(n+1)(n2)2=(n+1)n(n1)(n2)8=3(n+14). \begin{aligned} \binom{\binom{n}{2}}{2} \\ &= \frac{1}{2} \cdot \frac{n(n-1)}{2} \\ &\quad {}\cdot \frac{(n+1)(n-2)}{2} \\ &= \small \frac{(n+1)n(n-1)(n-2)}{8} \\ &= 3\binom{n+1}{4}. \end{aligned}

Por la identidad del palo de hockey, n=3403(n+14)=3k=441(k4)=3(425)=3850668=2552004. \begin{aligned} \sum_{n=3}^{40} 3\binom{n+1}{4} &= 3\sum_{k=4}^{41}\binom{k}{4} \\ &= 3\binom{42}{5} \\ &= 3 \cdot 850668 \\ &= 2552004. \end{aligned}

El residuo al dividir entre 10001000 es 4.4.

Since (n2)=n(n1)2\binom{n}{2} = \frac{n(n-1)}{2} and (n2)1=(n+1)(n2)2,\binom{n}{2} - 1 = \frac{(n+1)(n-2)}{2}, ((n2)2)=12n(n1)2(n+1)(n2)2=(n+1)n(n1)(n2)8=3(n+14). \begin{aligned} \binom{\binom{n}{2}}{2} \\ &= \frac{1}{2} \cdot \frac{n(n-1)}{2} \\ &\quad {}\cdot \frac{(n+1)(n-2)}{2} \\ &= \small \frac{(n+1)n(n-1)(n-2)}{8} \\ &= 3\binom{n+1}{4}. \end{aligned}

By the hockey stick identity, n=3403(n+14)=3k=441(k4)=3(425)=3850668=2552004. \begin{aligned} \sum_{n=3}^{40} 3\binom{n+1}{4} &= 3\sum_{k=4}^{41}\binom{k}{4} \\ &= 3\binom{42}{5} \\ &= 3 \cdot 850668 \\ &= 2552004. \end{aligned}

The remainder upon division by 10001000 is 4.4.

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El Problema 10 en otros años