2022 AMC 10B Problema 25

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 25 del 2022 AMC 10B, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2022 AMC 10B, o revisar la clave de respuestas.

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

Conceptos:aritmética modularbase numéricapotencia de 2

Nivel de dificultad: 2390

25.

Sea x0,x1,x2,x_0,x_1,x_2,\dotsc una sucesión de números, donde cada xkx_k es 00 o 1.1. Para cada entero positivo n,n, define Sn=k=0n1xk2kS_n = \sum_{k=0}^{n-1} x_k 2^k Supón que 7Sn1(mod2n)7S_n \equiv 1 \pmod{2^n} para todo n1.n \geq 1. ¿Cuál es el valor de la suma x2019+2x2020+x_{2019} + 2x_{2020} + 4x2021+8x20224x_{2021} + 8x_{2022}?

Let x0,x1,x2,x_0,x_1,x_2,\dotsc be a sequence of numbers, where each xkx_k is either 00 or 1.1. For each positive integer n,n, define Sn=k=0n1xk2kS_n = \sum_{k=0}^{n-1} x_k 2^k Suppose 7Sn1(mod2n)7S_n \equiv 1 \pmod{2^n} for all n1.n \geq 1. What is the value of the sum x2019+2x2020+x_{2019} + 2x_{2020} + 4x2021+8x2022?4x_{2021} + 8x_{2022}?

6 6

7 7

12 12

14 14

15 15

Solución:

Nota primero que S2023S201922019=x2019+\dfrac{ S_{2023} - S_{2019}}{2^{2019}} = x_{2019} + 2x2020+4x2021+8x2022. 2x_{2020} + 4x_{2021} + 8x_{2022}. Por lo tanto, debemos intentar encontrar S2019,S2023.S_{2019}, S_{2023}. Además, nota que 0Snk=0n12k<2n.0 \leq S_n \leq \sum_{k=0}^{n-1} 2^k < 2^n.

Ahora, como 7Sn1(mod2n),7S_n \equiv 1 \pmod{2^n}, sabemos que 7Sn=m2n+1    7S_n = m2^n +1 \implies Sn=m2n+17 S_n = \dfrac {m2^n+1}{7} para algún entero m.m. Además, como 0Sn<2n,0 \leq S_n < 2^n, sabemos que 0m2n+17<2n.0 \leq \dfrac {m2^n+1}7 < 2^n. Esto significa que 0m<7.0 \leq m < 7. Ahora, buscamos mm tal que m2n+1m2^n + 1 sea divisible por 7.7. Esto hace que m2n+10mod7.m2^n + 1 \equiv 0 \mod 7.

Si n=2019,n=2019, entonces 0m22019+10 \equiv m2^{2019} + 1 \equiv m(23)673+1 m(2^3)^{673}+1 \equiv m8673+1m+1, m8^{673} + 1\equiv m+1, así que m=6.m=6. Esto hace que S2019=6(22019)+17.S_{2019} = \dfrac {6(2^{2019})+1}{7}.

Si n=2023,n=2023, entonces 0m22023+10 \equiv m2^{2023} + 1 m(23)6742+1 \equiv m(2^3)^{674}\cdot 2+1 m86742+1 \equiv m8^{674}\cdot 2 + 1 2m+1,\equiv 2m+1, así que m=3.m=3. Esto hace que S2023=3(22023)+17.S_{2023} = \dfrac {3(2^{2023})+1}{7}.

Nuestra respuesta es S2023S201922019=122019(322023+17622019+17)=4222019722019=6. \begin{gathered} \frac{S_{2023}-S_{2019}}{2^{2019}} = \frac{1}{2^{2019}} \\ {}\cdot \small \left(\frac{3\cdot2^{2023}+1}{7}-\frac{6\cdot2^{2019}+1}{7}\right) \\ = \frac{42\cdot2^{2019}}{7\cdot2^{2019}} = 6. \end{gathered}

Así, la respuesta correcta es A.

Note first that S2023S201922019=x2019+\dfrac{ S_{2023} - S_{2019}}{2^{2019}} = x_{2019} +2x2020+4x2021+8x2022. 2x_{2020} + 4x_{2021} + 8x_{2022}. Therefore, we should attempt to find S2019,S2023.S_{2019}, S_{2023}. Also, note that 0Snk=0n12k<2n.0 \leq S_n \leq \sum_{k=0}^{n-1} 2^k < 2^n.

Now, since 7Sn1(mod2n),7S_n \equiv 1 \pmod{2^n}, we know 7Sn=m2n+1    7S_n = m2^n +1 \impliesSn=m2n+17 S_n = \dfrac {m2^n+1}{7} for some integer m.m. Also, since 0Sn<2n,0 \leq S_n < 2^n, we know 0m2n+17<2n.0 \leq \dfrac {m2^n+1}7 < 2^n. This means 0m<7.0 \leq m < 7. Now, we find mm such that m2n+1m2^n + 1 is divisible by 7.7. This makes m2n+10mod7.m2^n + 1 \equiv 0 \mod 7.

If n=2019,n=2019, then 0m22019+10 \equiv m2^{2019} + 1 \equiv m(23)673+1 m(2^3)^{673}+1 \equiv m8673+1m+1, m8^{673} + 1\equiv m+1, so m=6.m=6. This makes S2019=6(22019)+17.S_{2019} = \dfrac {6(2^{2019})+1}{7}.

If n=2023,n=2023, then 0m22023+10 \equiv m2^{2023} + 1 m(23)6742+1 \equiv m(2^3)^{674}\cdot 2+1 m86742+1 \equiv m8^{674}\cdot 2 + 12m+1,\equiv 2m+1, so m=3.m=3. This makes S2023=3(22023)+17.S_{2023} = \dfrac {3(2^{2023})+1}{7}.

Our answer is S2023S201922019=122019(322023+17622019+17)=4222019722019=6. \begin{gathered} \frac{S_{2023}-S_{2019}}{2^{2019}} = \frac{1}{2^{2019}} \\ {}\cdot \small \left(\frac{3\cdot2^{2023}+1}{7}-\frac{6\cdot2^{2019}+1}{7}\right) \\ = \frac{42\cdot2^{2019}}{7\cdot2^{2019}} = 6. \end{gathered}

Thus, the correct answer is A .

← Problema 24#24Examen completo

El Problema 25 en otros años