2018 AMC 10A Problema 19

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 19 del 2018 AMC 10A, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2018 AMC 10A, o revisar la clave de respuestas.

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

Conceptos:dígito de las unidadesexponenciación modularprobabilidad básicaanálisis por casos

Nivel de dificultad: 1540

19.

Se selecciona al azar un número mm del conjunto {11,13,15,17,19},\{11,13,15,17,19\}, y se selecciona al azar un número nn de {1999,2000,2001,,2018}.\{1999,2000,2001,\ldots,2018\}. ¿Cuál es la probabilidad de que mnm^n tenga dígito de las unidades igual a 11?

A number mm is randomly selected from the set {11,13,15,17,19},\{11,13,15,17,19\}, and a number nn is randomly selected from {1999,2000,2001,,2018}.\{1999,2000,2001,\ldots,2018\}. What is the probability that mnm^n has a units digit of 1?1?

15\dfrac{1}{5}

14\dfrac{1}{4}

310\dfrac{3}{10}

720\dfrac{7}{20}

25\dfrac{2}{5}

Solución:

Como solo nos importa el dígito de las unidades, podemos convertir el conjunto {11,13,15,17,19} \{11,13,15,17,19\} en {1,3,5,7,9}. \{1,3,5,7,9\}. Luego podemos analizar por casos según el valor de m.m.

Cuando m=1m = 1:

Cualquier valor de nn funciona. Esto ocurre con probabilidad 15\frac{1}{5}.

Cuando m=3m = 3:

Observando las potencias de 3,3, vemos que esta secuencia de dígitos de las unidades se repite: 3,9,7,1, 3, 9, 7, 1, \ldots

Esto significa que nn debe ser múltiplo de 4.4. Hay 55 valores así. Esto significa que nn funciona 520=14\frac{5}{20} = \frac{1}{4} de las veces. La probabilidad total es 1514=120. \dfrac{1}{5} \cdot \dfrac{1}{4} = \dfrac{1}{20}.

Cuando m=5m = 5:

Las potencias de 55 siempre terminan en 5,5, lo que significa que este caso nunca funciona.

Cuando m=7m = 7:

Los dígitos de las unidades se repiten con este patrón: 7,9,3,1, 7, 9, 3, 1,\ldots Esto significa que nn debe ser múltiplo de 44 para funcionar. Como cuando m=3,m = 3, este caso funciona con probabilidad 120.\frac{1}{20}.

Cuando m=9m = 9:

El dígito de las unidades alterna entre 11 y 9.9. Esto significa que nn debe ser par. Esto ocurre con probabilidad 12\frac{1}{2}. La probabilidad total es entonces 1512=110. \dfrac{1}{5} \cdot \dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{10}.

Por lo tanto, la probabilidad total es 15+2120+110=25. \dfrac{1}{5} + 2 \cdot \dfrac{1}{20} + \dfrac{1}{10} = \dfrac{2}{5}.

Por lo tanto, E es la respuesta correcta.

Since we only care about the units digit, we can turn the set {11,13,15,17,19} \{11,13,15,17,19\} into {1,3,5,7,9}. \{1,3,5,7,9\}. Then we can case on the value of m.m.

m=1m = 1

Any value of nn works. This occurs with a 15\frac{1}{5} probability.

m=3m = 3

Looking at powers of 3,3, we see that this sequence of units digits repeats: 3,9,7,1, 3, 9, 7, 1, \ldots

This means that nn must be a multiple of 4.4. There are 55 such values. This means that nn works 520=14\frac{5}{20} = \frac{1}{4} of the time. The total probability is 1514=120. \dfrac{1}{5} \cdot \dfrac{1}{4} = \dfrac{1}{20}.

m=5m = 5

Powers of 55 always end in 5,5, which means that this case will never work.

m=7m = 7

The units digits repeat in this pattern: 7,9,3,1, 7, 9, 3, 1,\ldots This means that nn must be a multiple of 44 to work. As when m=3,m = 3, this case works with a probability of 120.\frac{1}{20}.

m=9m = 9

The units digit alternates between 11 and 9.9. This means that nn has to be even. This happens with a 12\frac{1}{2} chance. The total probability is then 1512=110. \dfrac{1}{5} \cdot \dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{10}.

The total probability is therefore 15+2120+110=25. \dfrac{1}{5} + 2 \cdot \dfrac{1}{20} + \dfrac{1}{10} = \dfrac{2}{5}.

Thus, E is the correct answer.

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