2019 AMC 10A Problema 14

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

14.

Para un conjunto de cuatro rectas distintas en un plano, hay exactamente NN puntos distintos que están en dos o más de las rectas. ¿Cuál es la suma de todos los valores posibles de NN?

For a set of four distinct lines in a plane, there are exactly NN distinct points that lie on two or more of the lines. What is the sum of all possible values of N?N?

1414

1616

1818

1919

2121

Respuesta: D
Conceptos:conteo de interseccionesanálisis por casos
Nivel de dificultad: 1660
Solución:

Los valores 0,1,3,4,5,0,1,3,4,5, y 66 son alcanzables. Cuatro rectas paralelas dan 00; cuatro rectas concurrentes dan 11; tres rectas paralelas cortadas por una cuarta dan 33; tres rectas concurrentes más una cuarta que no pasa por ese punto dan 44; tres rectas que forman un triángulo más una cuarta paralela a un lado dan 55; y cuatro rectas en posición general dan (42)=6\binom42=6.

Queda descartar 22. Supongamos que los únicos puntos de intersección son XX e . Si ninguna recta pasa por ambos, entonces todas las rectas que pasan por XX deben ser paralelas a las que pasan por para evitar nuevas intersecciones, lo cual es imposible porque dos rectas distintas que pasan por XX no son paralelas. Si una recta pasa por XX e , entonces cualquier otra recta que pase por XX y cualquier otra que pase por deben ser paralelas; la cuarta recta sigue creando una intersección adicional a menos que sea paralela a ambas, lo cual no puede cubrir ambos puntos.

Así, los valores posibles son 0,1,3,4,5,60,1,3,4,5,6, cuya suma es 1919. Por lo tanto, D es la respuesta correcta.

The values 0,1,3,4,5,0,1,3,4,5, and 66 are attainable. Four parallel lines give 00, four concurrent lines give 11, three parallel lines cut by a fourth give 33, three concurrent lines plus a fourth not through that point give 44, three lines forming a triangle plus a fourth parallel to one side give 55, and four lines in general position give (42)=6\binom42=6.

It remains to rule out 22. Choose two nonparallel lines, meeting at XX. If a third line also passes through XX, then a fourth line not through XX intersects at least two of those three concurrent lines at two different new points; otherwise all four lines pass through XX, giving only one point. If the third line does not pass through XX, then to create only one new point it must be parallel to one of the first two lines. A fourth distinct line cannot pass through either existing intersection without meeting the parallel line at a new point, and if it passes through neither, it creates a new intersection immediately. Thus exactly two intersection points are impossible.

Thus the possible values are 0,1,3,4,5,60,1,3,4,5,6, whose sum is 1919. Thus, D is the correct answer.

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