2024 AIME I Problema 7

Intenta el Problema 7 del 2024 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 2024 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).

7.

Halla la mayor parte real posible de (75+117i)z+96+144iz(75 + 117\mathrm{i})z + \frac{96 + 144\mathrm{i}}{z} donde zz es un número complejo con ∣z∣=4.|z| = 4. Aquí i=−1.\mathrm{i} = \sqrt{-1}.
Find the largest possible real part of (75+117i)z+96+144iz(75 + 117\mathrm{i})z + \frac{96 + 144\mathrm{i}}{z} where zz is a complex number with ∣z∣=4.|z| = 4. Here i=−1.\mathrm{i} = \sqrt{-1}.
Respuesta: 540
Conceptos:número complejoidentidad trigonométricaoptimización
Nivel de dificultad: 2410
Pista pequeña:
Escribe z=4(cos⁡θ+isin⁡θ)z = 4(\cos\theta + \mathrm{i}\sin\theta) y toma la parte real de cada término
Write z=4(cos⁡θ+isin⁡θ)z = 4(\cos\theta + \mathrm{i}\sin\theta) and take the real part of each term
Pista grande:
Obtienes una expresión de la forma acos⁡θ+bsin⁡θ,a\cos\theta + b\sin\theta, cuyo máximo es a2+b2\sqrt{a^2 + b^2}
You get an expression of the form acos⁡θ+bsin⁡θ,a\cos\theta + b\sin\theta, whose maximum is a2+b2\sqrt{a^2 + b^2}
Solución:
Escribe z=4(cos⁡θ+isin⁡θ),z = 4(\cos\theta + \mathrm{i}\sin\theta), así que 1z=14(cos⁡θ−isin⁡θ).\frac{1}{z} = \frac{1}{4}(\cos\theta - \mathrm{i}\sin\theta). La parte real de (75+117i)z(75 + 117\mathrm{i})z es 4(75cos⁡θ−117sin⁡θ)4(75\cos\theta - 117\sin\theta) =300cos⁡θ−468sin⁡θ,= 300\cos\theta - 468\sin\theta, y la parte real de (96+144i)⋅14(cos⁡θ−isin⁡θ)(96 + 144\mathrm{i}) \cdot \frac{1}{4}(\cos\theta - \mathrm{i}\sin\theta) es 24cos⁡θ+36sin⁡θ.24\cos\theta + 36\sin\theta.
La parte real total es 324cos⁡θ−432sin⁡θ,324\cos\theta - 432\sin\theta, cuyo máximo sobre θ\theta es 3242+4322=10832+42=108⋅5=540. \begin{aligned} &\sqrt{324^2 + 432^2} \\ &= 108\sqrt{3^2 + 4^2} \\ &= 108 \cdot 5 = 540. \end{aligned}
Write z=4(cos⁡θ+isin⁡θ),z = 4(\cos\theta + \mathrm{i}\sin\theta), so 1z=14(cos⁡θ−isin⁡θ).\frac{1}{z} = \frac{1}{4}(\cos\theta - \mathrm{i}\sin\theta). The real part of (75+117i)z(75 + 117\mathrm{i})z is 4(75cos⁡θ−117sin⁡θ)4(75\cos\theta - 117\sin\theta) =300cos⁡θ−468sin⁡θ,= 300\cos\theta - 468\sin\theta, and the real part of (96+144i)⋅14(cos⁡θ−isin⁡θ)(96 + 144\mathrm{i}) \cdot \frac{1}{4}(\cos\theta - \mathrm{i}\sin\theta) is 24cos⁡θ+36sin⁡θ.24\cos\theta + 36\sin\theta.
The total real part is 324cos⁡θ−432sin⁡θ,324\cos\theta - 432\sin\theta, whose maximum over θ\theta is 3242+4322=10832+42=108⋅5=540. \begin{aligned} &\sqrt{324^2 + 432^2} \\ &= 108\sqrt{3^2 + 4^2} \\ &= 108 \cdot 5 = 540. \end{aligned}
Problema 6#6
Examen completo

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