Soluciones del 2024 AMC 10A

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

1.

¿Cuál es el valor de 990110199101019901 \cdot 101 - 99 \cdot 10101?

What is the value of 99011019910101?9901 \cdot 101 - 99 \cdot 10101?

22

2020

2121

200200

20202020

Conceptos:operaciones con números enteros

Nivel de dificultad: 860

Solución:

Simplemente calcula cada parte. Tenemos 9901101=990100+99019901 \cdot 101 = 990100 + 9901 =1000001,= 1000001, y 9910101=999999.99 \cdot 10101 = 999999. Restando, 1000001999999=2.1000001 - 999999 = 2. Por lo tanto, A es la respuesta correcta.

Just compute each piece. We have 9901101=990100+99019901 \cdot 101 = 990100 + 9901 =1000001,= 1000001, and 9910101=999999.99 \cdot 10101 = 999999. Subtracting, 1000001999999=2.1000001 - 999999 = 2. Thus, A is the correct answer.

2.

Un modelo usado para estimar el tiempo que tomará subir a la cima de una montaña por un sendero tiene la forma T=aL+bG,T = aL + bG, donde aa y bb son constantes, TT es el tiempo en minutos, LL es la longitud del sendero en millas, y GG es el desnivel de altitud en pies. El modelo estima que tomará 6969 minutos subir a la cima si un sendero mide 1.51.5 millas de largo y asciende 800800 pies, así como si un sendero mide 1.21.2 millas de largo y asciende 11001100 pies. ¿Cuántos minutos estima el modelo que tomará subir a la cima si el sendero mide 4.24.2 millas de largo y asciende 40004000 pies?

A model used to estimate the time it will take to hike to the top of a mountain on a trail is of the form T=aL+bG,T = aL + bG, where aa and bb are constants, TT is the time in minutes, LL is the length of the trail in miles, and GG is the altitude gain in feet. The model estimates that it will take 6969 minutes to hike to the top if a trail is 1.51.5 miles long and ascends 800800 feet, as well as if a trail is 1.21.2 miles long and ascends 11001100 feet. How many minutes does the model estimate it will take to hike to the top if the trail is 4.24.2 miles long and ascends 40004000 feet?

240240

246246

252252

258258

264264

Nivel de dificultad: 990

Solución:

Resta las dos ecuaciones 1.5a+800b=691.5a + 800b = 69 y 1.2a+1100b=691.2a + 1100b = 69 para eliminar el 69.69. Queda 0.3a300b=0,0.3a - 300b = 0, así que a=1000b.a = 1000b. Ahora sustituye: 1500b+800b=2300b=69,1500b + 800b = 2300b = 69, por lo que b=0.03b = 0.03 y a=30.a = 30. Entonces T=30(4.2)+0.03(4000)T = 30(4.2) + 0.03(4000) =126+120= 126 + 120 =246.= 246. Por lo tanto, la respuesta es B.

Subtract the two equations 1.5a+800b=691.5a + 800b = 69 and 1.2a+1100b=691.2a + 1100b = 69 to kill the 69.69. That leaves 0.3a300b=0,0.3a - 300b = 0, so a=1000b.a = 1000b. Now substitute: 1500b+800b=2300b=69,1500b + 800b = 2300b = 69, so b=0.03b = 0.03 and a=30.a = 30. Then T=30(4.2)+0.03(4000)T = 30(4.2) + 0.03(4000) =126+120= 126 + 120 =246.= 246. Therefore, the answer is B.

3.

¿Cuál es la suma de los dígitos del menor primo que puede escribirse como suma de 55 primos distintos?

What is the sum of the digits of the smallest prime that can be written as a sum of 55 distinct primes?

55

77

99

1010

1111

Nivel de dificultad: 1050

Solución:

Supongamos que 22 es uno de los cinco primos. Entonces el total es par y mayor que 2,2, así que es compuesto. Eso significa que los cinco primos deben ser impares. Los cinco primos impares más pequeños dan 3+5+7+11+13=393 + 5 + 7 + 11 + 13 = 39 =313,= 3 \cdot 13, que no es primo. No podemos alcanzar 4141 con cinco primos impares distintos, pero 3+5+7+11+17=433 + 5 + 7 + 11 + 17 = 43 es primo. Así que el menor primo de este tipo es 43,43, y su suma de dígitos es 4+3=7.4 + 3 = 7. Por lo tanto, B es la respuesta correcta.

Suppose 22 is one of the five primes. Then the total is even and bigger than 2,2, so it's composite. That means all five primes must be odd. The five smallest odd primes give 3+5+7+11+13=393 + 5 + 7 + 11 + 13 = 39 =313,= 3 \cdot 13, which isn't prime. We can't hit 4141 with five distinct odd primes, but 3+5+7+11+17=433 + 5 + 7 + 11 + 17 = 43 is prime. So the smallest such prime is 43,43, and its digit sum is 4+3=7.4 + 3 = 7. Thus, B is the correct answer.

4.

El número 20242024 se escribe como suma de números de dos dígitos no necesariamente distintos. ¿Cuál es la menor cantidad de números de dos dígitos necesarios para escribir esta suma?

The number 20242024 is written as the sum of not necessarily distinct two-digit numbers. What is the least number of two-digit numbers needed to write this sum?

2020

2121

2222

2323

2424

Nivel de dificultad: 1130

Solución:

Cada número de dos dígitos es a lo más 99,99, así que kk de ellos suman a lo más 99k.99k. Necesitamos 99k2024,99k \ge 2024, lo que obliga a k20.4,k \ge 20.4, por lo que k21.k \ge 21. Y 2121 realmente funciona: veinte 9999 más un 4444 dan 1980+44=2024.1980 + 44 = 2024. Por lo tanto, la respuesta es B.

Each two-digit number is at most 99,99, so kk of them sum to at most 99k.99k. We need 99k2024,99k \ge 2024, which forces k20.4,k \ge 20.4, so k21.k \ge 21. And 2121 really works: twenty 9999's plus one 4444 give 1980+44=2024.1980 + 44 = 2024. Therefore, the answer is B.

5.

¿Cuál es el menor valor de nn tal que n!n! sea múltiplo de 20242024?

What is the least value of nn such that n!n! is a multiple of 2024?2024?

1111

2121

2222

2323

253253

Nivel de dificultad: 1130

Solución:

Factoriza 2024=231123.2024 = 2^3 \cdot 11 \cdot 23. El primo 2323 es el cuello de botella: para que 2323 divida a n!,n!, necesitamos n23.n \ge 23. En n=23,n = 23, el producto 23!23! ya contiene 23,23, 11,11, y muchos factores de 2,2, así que 202423!.2024 \mid 23!. El menor valor es 23.23. Por lo tanto, D es la respuesta correcta.

Factor 2024=231123.2024 = 2^3 \cdot 11 \cdot 23. The prime 2323 is the bottleneck: for 2323 to divide n!,n!, we need n23.n \ge 23. At n=23,n = 23, the product 23!23! already has 23,23, 11,11, and plenty of factors of 2,2, so 202423!.2024 \mid 23!. The least value is 23.23. Thus, D is the correct answer.

6.

¿Cuál es el mínimo número de intercambios sucesivos de letras adyacentes en la cadena ABCDEF necesarios para cambiar la cadena a FEDCBA?

Por ejemplo, se requieren 33 intercambios para cambiar ABC a CBA; una de esas secuencias de intercambios es ABC \to BAC \to BCA \to CBA.

What is the minimum number of successive swaps of adjacent letters in the string ABCDEF that are needed to change the string to FEDCBA?

(For example, 33 swaps are required to change ABC to CBA; one such sequence of swaps is ABC \to BAC \to BCA \to CBA.)

66

1010

1212

1515

2424

Nivel de dificultad: 1200

Solución:

Invertir las seis letras cambia el orden relativo de cada par, así que los (62)=15\binom{6}{2} = 15 pares terminan invertidos. Cada intercambio de adyacentes corrige exactamente una inversión. Así que necesitamos al menos 1515 intercambios, y llevar cada letra a su lugar por burbujeo alcanza exactamente 1515. Por lo tanto, la respuesta es D.

Reversing all six letters flips the relative order of every pair, so all (62)=15\binom{6}{2} = 15 pairs end up inverted. Each adjacent swap fixes exactly one inversion. So we need at least 1515 swaps, and bubbling each letter into place hits 1515 exactly. Therefore, the answer is D.

7.

El producto de tres enteros es 60.60. ¿Cuál es el menor valor positivo posible de la suma de los tres enteros?

The product of three integers is 60.60. What is the least possible positive sum of the three integers?

22

33

55

66

1313

Nivel de dificultad: 1200

Solución:

Un producto positivo proviene de tres enteros positivos, o de uno positivo y dos negativos. Tres enteros positivos tienen suma al menos 33. En el segundo caso escribimos los números como x,y,z-x,-y,z, donde x,y,zx,y,z son positivos y xyz=60xyz=60. Una suma positiva requiere z>x+y2xyz \gt x+y \ge 2\sqrt{xy}, así que 60/(xy)>2xy60/(xy) \gt 2\sqrt{xy}, de donde xy<10xy \lt 10. Al revisar los pares de factores de 6060 con xy<10xy \lt 10, el menor valor positivo de zxyz-x-y ocurre en (x,y,z)=(1,6,10)(x,y,z)=(1,6,10) y vale 33. Así (1)(6)(10)=60(-1)(-6)(10)=60, y la menor suma positiva es 33. Por lo tanto, B es la respuesta correcta.

A positive product comes from three positive integers or one positive and two negative integers. Three positive integers have sum at least 33. In the second case write the numbers as x,y,z-x,-y,z, where x,y,zx,y,z are positive and xyz=60xyz=60. A positive sum requires z>x+y2xyz \gt x+y \ge 2\sqrt{xy}, so 60/(xy)>2xy60/(xy) \gt 2\sqrt{xy}, hence xy<10xy \lt 10. Checking factor pairs of 6060 with xy<10xy \lt 10, the least positive value of zxyz-x-y occurs at (x,y,z)=(1,6,10)(x,y,z)=(1,6,10) and equals 33. Thus (1)(6)(10)=60(-1)(-6)(10)=60, and the least positive sum is 33. Thus, B is the correct answer.

8.

Amy, Bomani, Charlie y Daria trabajan en una fábrica de chocolate. El lunes, Amy, Bomani y Charlie empezaron a trabajar a la 1:00 PM y podían empaquetar 4,4, 3,3, y 33 paquetes, respectivamente, cada 33 minutos. En algún momento posterior, Daria se unió al grupo, y Daria podía empaquetar 55 paquetes cada 44 minutos. Juntos, terminaron de empaquetar 450450 paquetes exactamente a las 2:45 PM. ¿A qué hora se unió Daria al grupo?

Amy, Bomani, Charlie, and Daria work in a chocolate factory. On Monday Amy, Bomani, and Charlie started working at 1:00 PM and were able to pack 4,4, 3,3, and 33 packages, respectively, every 33 minutes. At some later time, Daria joined the group, and Daria was able to pack 55 packages every 44 minutes. Together, they finished packing 450450 packages at exactly 2:45 PM. At what time did Daria join the group?

1:25 PM

1:35 PM

1:45 PM

1:55 PM

2:05 PM

Nivel de dificultad: 1290

Solución:

De la 1:00 a las 2:45 hay 105105 minutos. Amy, Bomani y Charlie empaquetan 4+3+3=104 + 3 + 3 = 10 paquetes cada 33 minutos, es decir 103\tfrac{10}{3} por minuto, lo que da 103105=350\tfrac{10}{3} \cdot 105 = 350 paquetes. Eso deja 450350=100450 - 350 = 100 para Daria, que empaqueta 54\tfrac54 por minuto y por tanto necesita 100/54=80100 / \tfrac54 = 80 minutos. Trabajó los últimos 8080 minutos, uniéndose 10580=25105 - 80 = 25 minutos después de la 1:00. Eso es la 1:25 PM. Por lo tanto, la respuesta es A.

From 1:00 to 2:45 is 105105 minutes. Amy, Bomani, and Charlie pack 4+3+3=104 + 3 + 3 = 10 packages every 33 minutes, so 103\tfrac{10}{3} per minute, which is 103105=350\tfrac{10}{3} \cdot 105 = 350 packages. That leaves 450350=100450 - 350 = 100 for Daria, who packs 54\tfrac54 per minute and so needs 100/54=80100 / \tfrac54 = 80 minutes. She worked the last 8080 minutes, joining 10580=25105 - 80 = 25 minutes after 1:00. That's 1:25 PM. Therefore, the answer is A.

9.

¿De cuántas maneras pueden 66 estudiantes de penúltimo año y 66 de último año formar 33 equipos disjuntos de 44 personas de modo que cada equipo tenga 22 de penúltimo año y 22 de último año?

In how many ways can 66 juniors and 66 seniors form 33 disjoint teams of 44 people so that each team has 22 juniors and 22 seniors?

720720

13501350

27002700

32803280

81008100

Nivel de dificultad: 1350

Solución:

Divide a los 66 de penúltimo año en tres parejas sin orden. Hay 6!2!33!=15\frac{6!}{2!^3 3!} = 15 maneras, y las mismas 1515 para los de último año. Cada equipo es una pareja de penúltimo año unida a una pareja de último año, así que emparejamos las tres parejas de penúltimo año con las tres de último año de 3!=63! = 6 maneras. Eso da 15156=135015 \cdot 15 \cdot 6 = 1350 conjuntos de equipos. Por lo tanto, B es la respuesta correcta.

Split the 66 juniors into three unordered pairs. There are 6!2!33!=15\frac{6!}{2!^3 3!} = 15 ways, and the same 1515 for the seniors. Each team is one junior-pair paired with one senior-pair, so we match the three junior-pairs to the three senior-pairs in 3!=63! = 6 ways. That's 15156=135015 \cdot 15 \cdot 6 = 1350 sets of teams. Thus, B is the correct answer.

10.

Considera la siguiente operación. Dado un entero positivo n,n, si nn es múltiplo de 3,3, entonces reemplazas nn por n3.\tfrac{n}{3}. Si nn no es múltiplo de 3,3, entonces reemplazas nn por n+10.n + 10. Luego continúas este proceso. Por ejemplo, comenzando con n=4,n = 4, este procedimiento da 4142484 \to 14 \to 24 \to 8 186212.\to 18 \to 6 \to 2 \to 12 \to \cdots.

Supón que empiezas con n=100.n = 100. ¿Qué valor resulta si realizas esta operación exactamente 100100 veces?

Consider the following operation. Given a positive integer n,n, if nn is a multiple of 3,3, then you replace nn by n3.\tfrac{n}{3}. If nn is not a multiple of 3,3, then you replace nn by n+10.n + 10. Then continue this process. For example, beginning with n=4,n = 4, this procedure gives 4142484 \to 14 \to 24 \to 8 186212.\to 18 \to 6 \to 2 \to 12 \to \cdots.

Suppose you start with n=100.n = 100. What value results if you perform this operation exactly 100100 times?

1010

2020

3030

4040

5050

Solución:

Simplemente ejecútalo desde 100:100: 10011012040100 \to 110 \to 120 \to 40 506020\to 50 \to 60 \to 20 301020\to 30 \to 10 \to 20 3010.\to 30 \to 10 \to \cdots. Tras el 88º paso estamos en 10,10, y desde ahí entra en el ciclo 10,20,3010, 20, 30 con periodo 3.3. Así que el paso 8+k8 + k es la kkésima entrada del ciclo. Para el paso 100,100, k=92,k = 92, y 922(mod3),92 \equiv 2 \pmod 3, lo que cae en 30.30. Por lo tanto, la respuesta es C.

Just run it from 100:100: 10011012040100 \to 110 \to 120 \to 40 506020\to 50 \to 60 \to 20 301020\to 30 \to 10 \to 20 3010.\to 30 \to 10 \to \cdots. After the 88th step we're at 10,10, and from there it cycles 10,20,3010, 20, 30 with period 3.3. So step 8+k8 + k is the kkth entry of the cycle. For step 100,100, k=92,k = 92, and 922(mod3),92 \equiv 2 \pmod 3, which lands on 30.30. Therefore, the answer is C.

11.

¿Cuántos pares ordenados de enteros (m,n)(m, n) satisfacen

n249=m\sqrt{n^2 - 49} = m?

How many ordered pairs of integers (m,n)(m, n) satisfy

n249=m?\sqrt{n^2 - 49} = m?

11

22

33

44

Infinitos

Infinitely many

Nivel de dificultad: 1440

Solución:

Nota que m=n2490m = \sqrt{n^2 - 49} \ge 0 debe ser un entero, así que n249=m2,n^2 - 49 = m^2, lo que significa (nm)(n+m)=49.(n - m)(n + m) = 49. Las factorizaciones de 4949 dan n=25,m=24|n| = 25, m = 24 o n=7,m=0.|n| = 7, m = 0. Así que los pares ordenados (m,n)(m, n) son (24,25),(24, 25), (24,25),(24, -25), (0,7),(0, 7), (0,7).(0, -7). Son 44 de ellos. Por lo tanto, D es la respuesta correcta.

Note m=n2490m = \sqrt{n^2 - 49} \ge 0 has to be an integer, so n249=m2,n^2 - 49 = m^2, which means (nm)(n+m)=49.(n - m)(n + m) = 49. The factorizations of 4949 give n=25,m=24|n| = 25, m = 24 or n=7,m=0.|n| = 7, m = 0. So the ordered pairs (m,n)(m, n) are (24,25),(24, 25), (24,25),(24, -25), (0,7),(0, 7), (0,7).(0, -7). That's 44 of them. Thus, D is the correct answer.

12.

Zelda jugó el juego Adventures of Math el 1 de agosto y obtuvo 17001700 puntos. Continuó jugando a diario durante los siguientes 55 días. El diagrama de barras de abajo muestra el cambio diario en su puntaje comparado con el día anterior. (Por ejemplo, el puntaje de Zelda el 2 de agosto fue 1700+80=17801700 + 80 = 1780 puntos.) ¿Cuál fue el puntaje promedio de Zelda en puntos durante los 66 días?

Zelda played the Adventures of Math game on August 1 and scored 17001700 points. She continued to play daily over the next 55 days. The bar chart below shows the daily change in her score compared to the day before. (For example, Zelda's score on August 2 was 1700+80=17801700 + 80 = 1780 points.) What was Zelda's average score in points over the 66 days?

17001700

17021702

17031703

17131713

17151715

Nivel de dificultad: 1290

Solución:

Aplica los cambios diarios +80,90,10,+60,40+80, -90, -10, +60, -40 al valor inicial 1700.1700. Los seis puntajes son 1700,1780,1690,1700, 1780, 1690, 1680,1740,1700.1680, 1740, 1700. Suman 10290,10290, así que el promedio es 10290/6=1715.10290 / 6 = 1715. Por lo tanto, la respuesta es E.

Apply the daily changes +80,90,10,+60,40+80, -90, -10, +60, -40 to the starting 1700.1700. The six scores are 1700,1780,1690,1700, 1780, 1690, 1680,1740,1700.1680, 1740, 1700. They add to 10290,10290, so the average is 10290/6=1715.10290 / 6 = 1715. Therefore, the answer is E.

13.

Se dice que dos transformaciones conmutan si aplicar la primera seguida de la segunda da el mismo resultado que aplicar la segunda seguida de la primera. Considera estas cuatro transformaciones del plano de coordenadas:

• una traslación de 22 unidades a la derecha;

• una rotación de 9090^\circ en sentido antihorario alrededor del origen;

• una reflexión respecto al eje xx; y

• una dilatación centrada en el origen con factor de escala 2.2.

De los 66 pares de transformaciones distintas de esta lista, ¿cuántos conmutan?

Two transformations are said to commute if applying the first followed by the second gives the same result as applying the second followed by the first. Consider these four transformations of the coordinate plane:

• a translation 22 units to the right,

• a 9090^\circ rotation counterclockwise about the origin,

• a reflection across the xx-axis, and

• a dilation centered at the origin with scale factor 2.2.

Of the 66 pairs of distinct transformations from this list, how many commute?

11

22

33

44

55

Nivel de dificultad: 1500

Solución:

La dilatación solo escala respecto al origen, así que conmuta tanto con la rotación como con la reflexión. Eso da 22 pares. La traslación también conmuta con la reflexión respecto al eje xx, ya que cualquiera de los dos órdenes envía (x,y)(x+2,y).(x, y) \to (x + 2, -y). Los otros tres pares fallan: la traslación choca con la rotación y con la dilatación, y la rotación choca con la reflexión. Así que 33 pares conmutan. Por lo tanto, C es la respuesta correcta.

The dilation just scales about the origin, so it commutes with both the rotation and the reflection. That's 22 pairs. The translation commutes with the reflection across the xx-axis too, since either order sends (x,y)(x+2,y).(x, y) \to (x + 2, -y). The other three pairs fail: the translation clashes with the rotation and with the dilation, and the rotation clashes with the reflection. So 33 pairs commute. Thus, C is the correct answer.

14.

Un lado de un triángulo equilátero de altura 2424 está sobre la recta .\ell. Un círculo de radio 1212 es tangente a \ell y es tangente externamente al triángulo. El área de la región exterior al triángulo y al círculo, acotada por el triángulo, el círculo y la recta \ell, puede escribirse como abcπ,a\sqrt{b} - c\pi, donde a,a, b,b, y cc son enteros positivos y bb no es divisible por el cuadrado de ningún primo. ¿Cuánto vale a+b+ca + b + c?

One side of an equilateral triangle of height 2424 lies on line .\ell. A circle of radius 1212 is tangent to \ell and is externally tangent to the triangle. The area of the region exterior to the triangle and the circle and bounded by the triangle, the circle, and line \ell can be written as abcπ,a\sqrt{b} - c\pi, where a,a, b,b, and cc are positive integers and bb is not divisible by the square of any prime. What is a+b+c?a + b + c?

7272

7373

7474

7575

7676

Solución:

El triángulo equilátero tiene lado 16316\sqrt3. Coloca \ell sobre el eje xx con vértice de la base V=(163,0)V = (16\sqrt3, 0); el lado inclinado está sobre 3x+y=48\sqrt3\,x + y = 48. El círculo se apoya en \ell, tiene radio 1212, y toca ese lado externamente, así que su centro es O=(203,12)O = (20\sqrt3, 12). Sea T=(203,0)T = (20\sqrt3, 0) su punto de tangencia sobre \ell, y sea PP el punto de tangencia sobre el lado inclinado. Las dos longitudes tangentes desde VV cumplen VT=VP=43VT = VP = 4\sqrt3, así que la cometa VTOPVTOP tiene área 4312=4834\sqrt3 \cdot 12 = 48\sqrt3. El ángulo en VV es 120120^\circ, así que el sector eliminado tiene ángulo 6060^\circ y área 16π(12)2=24π\tfrac16 \pi (12)^2 = 24\pi. La región tiene área 48324π48\sqrt3 - 24\pi, lo que da a+b+c=48+3+24=75a + b + c = 48 + 3 + 24 = 75. Por lo tanto, la respuesta es D.

The equilateral triangle has side 16316\sqrt3. Put \ell on the xx-axis with base vertex V=(163,0)V = (16\sqrt3, 0); the slanted side lies on 3x+y=48\sqrt3\,x + y = 48. The circle sits on \ell, has radius 1212, and touches that side externally, so its center is O=(203,12)O = (20\sqrt3, 12). Let T=(203,0)T = (20\sqrt3, 0) be its tangency point on \ell, and let PP be the tangency point on the slanted side. The two tangent lengths from VV satisfy VT=VP=43VT = VP = 4\sqrt3, so kite VTOPVTOP has area 4312=4834\sqrt3 \cdot 12 = 48\sqrt3. The angle at VV is 120120^\circ, so the removed sector has angle 6060^\circ and area 16π(12)2=24π\tfrac16 \pi (12)^2 = 24\pi. The region has area 48324π48\sqrt3 - 24\pi, giving a+b+c=48+3+24=75a + b + c = 48 + 3 + 24 = 75. Therefore, the answer is D.

15.

Sea MM el mayor entero tal que tanto M+1213M + 1213 como M+3773M + 3773 sean cuadrados perfectos. ¿Cuál es el dígito de las unidades de MM?

Let MM be the greatest integer such that both M+1213M + 1213 and M+3773M + 3773 are perfect squares. What is the units digit of M?M?

11

22

33

66

88

Solución:

Plantea M+1213=y2M + 1213 = y^2, M+3773=x2.M + 3773 = x^2. Restando, x2y2=2560,x^2 - y^2 = 2560, así que (xy)(x+y)=2560.(x - y)(x + y) = 2560. Los dos factores tienen la misma paridad, y su producto es par, así que ambos son pares: escribe xy=2s,x - y = 2s, x+y=2t,x + y = 2t, con st=640.st = 640. Para hacer MM lo más grande posible queremos y=tsy = t - s lo más grande posible, así que ss lo más pequeño posible. Toma s=1,t=640,s = 1, t = 640, lo que da y=639.y = 639. Entonces M=63921213=407108,M = 639^2 - 1213 = 407108, cuyo dígito de las unidades es 8.8. Por lo tanto, E es la respuesta correcta.

Set M+1213=y2M + 1213 = y^2 and M+3773=x2.M + 3773 = x^2. Subtracting, x2y2=2560,x^2 - y^2 = 2560, so (xy)(x+y)=2560.(x - y)(x + y) = 2560. The two factors share a parity, and their product is even, so both are even: write xy=2s,x - y = 2s, x+y=2t,x + y = 2t, with st=640.st = 640. To make MM as large as possible we want y=tsy = t - s as large as possible, so ss as small as possible. Take s=1,t=640,s = 1, t = 640, giving y=639.y = 639. Then M=63921213=407108,M = 639^2 - 1213 = 407108, whose units digit is 8.8. Thus, E is the correct answer.

16.

Todos los rectángulos de la figura de abajo, que está dibujada a escala, son semejantes al rectángulo que los contiene. Cada número representa el área del rectángulo. ¿Cuál es la longitud ABAB?

All of the rectangles in the figure below, which is drawn to scale, are similar to the enclosing rectangle. Each number represents the area of the rectangle. What is length AB?AB?

4+454 + 4\sqrt5

10210\sqrt2

5+555 + 5\sqrt5

108410\sqrt[4]{8}

2020

Nivel de dificultad: 1730

Solución:

Cada pieza es semejante al rectángulo completo, así que todas comparten una misma razón de aspecto. Las áreas 1,2,4,8,161, 2, 4, 8, 16 (y 9,189, 18) aparecen en pasos que multiplican por 22, y cortar un rectángulo de razón de aspecto 2\sqrt2 a lo largo de su lado largo da dos copias semejantes de la mitad del área. Eso fija la razón en 2.\sqrt2. El área total es 36+16+8+1836 + 16 + 8 + 18 +1+9+4+2+32+ 1 + 9 + 4 + 2 + 32 +25+49=200.+ 25 + 49 = 200. El rectángulo que los contiene cumple ABAB2=200,AB \cdot \tfrac{AB}{\sqrt2} = 200, así que AB2=2002AB^2 = 200\sqrt2 y AB=2002=1084.AB = \sqrt{200\sqrt2} = 10\sqrt[4]{8}. Por lo tanto, la respuesta es D.

Every piece is similar to the whole rectangle, so they all share one aspect ratio. The areas 1,2,4,8,161, 2, 4, 8, 16 (and 9,189, 18) come in factor-of-22 steps, and cutting a rectangle of aspect ratio 2\sqrt2 across its long side gives two similar copies of half the area. That pins the ratio at 2.\sqrt2. The total area is 36+16+8+1836 + 16 + 8 + 18 +1+9+4+2+32+ 1 + 9 + 4 + 2 + 32 +25+49=200.+ 25 + 49 = 200. The enclosing rectangle satisfies ABAB2=200,AB \cdot \tfrac{AB}{\sqrt2} = 200, so AB2=2002AB^2 = 200\sqrt2 and AB=2002=1084.AB = \sqrt{200\sqrt2} = 10\sqrt[4]{8}. Therefore, the answer is D.

17.

Dos equipos disputan una serie al mejor de tres: los equipos jugarán a lo más 33 partidos, y el ganador de la serie es el primer equipo en ganar 22 partidos. El primer partido se juega en el campo local del Equipo A, y los partidos restantes se juegan en el campo local del Equipo B. El Equipo A tiene una probabilidad de 23\tfrac23 de ganar en casa, y su probabilidad de ganar jugando fuera de casa es p.p. Los resultados de los partidos son independientes. La probabilidad de que el Equipo A gane la serie es 12.\tfrac12. Entonces pp puede escribirse en la forma 12 ⁣(mn),\tfrac12\!\left(m - \sqrt{n}\right), donde mm y nn son enteros positivos. ¿Cuánto vale m+nm + n?

Two teams are in a best-two-out-of-three playoff: the teams will play at most 33 games, and the winner of the playoff is the first team to win 22 games. The first game is played on Team A's home field, and the remaining games are played on Team B's home field. Team A has a 23\tfrac23 chance of winning at home, and its probability of winning when playing away from home is p.p. Outcomes of the games are independent. The probability that Team A wins the playoff is 12.\tfrac12. Then pp can be written in the form 12 ⁣(mn),\tfrac12\!\left(m - \sqrt{n}\right), where mm and nn are positive integers. What is m+n?m + n?

1010

1111

1212

1313

1414

Nivel de dificultad: 1800

Solución:

El Equipo A gana el partido 11 en casa con probabilidad 23,\tfrac23, y cada partido de visitante con probabilidad p.p. Puede ganar la serie de tres maneras disjuntas: ganar los partidos 1,2;1, 2; ganar 1,1, perder 2,2, ganar 3;3; perder 1,1, ganar 2,3.2, 3. Sumando esas, 23p+23(1p)p+13p2=12.\tfrac23 p + \tfrac23(1 - p)p + \tfrac13 p^2 = \tfrac12. Esto se simplifica a 2p28p+3=0,2p^2 - 8p + 3 = 0, así que p=4102=12 ⁣(410).p = \tfrac{4 - \sqrt{10}}{2} = \tfrac12\!\left(4 - \sqrt{10}\right). Entonces m=4,m = 4, n=10,n = 10, y m+n=14.m + n = 14. Por lo tanto, E es la respuesta correcta.

Team A takes game 11 at home with probability 23,\tfrac23, and each away game with probability p.p. It can win the playoff three disjoint ways: win games 1,2;1, 2; win 1,1, lose 2,2, win 3;3; lose 1,1, win 2,3.2, 3. Adding those, 23p+23(1p)p+13p2=12.\tfrac23 p + \tfrac23(1 - p)p + \tfrac13 p^2 = \tfrac12. This cleans up to 2p28p+3=0,2p^2 - 8p + 3 = 0, so p=4102=12 ⁣(410).p = \tfrac{4 - \sqrt{10}}{2} = \tfrac12\!\left(4 - \sqrt{10}\right). Then m=4,m = 4, n=10,n = 10, and m+n=14.m + n = 14. Thus, E is the correct answer.

18.

Hay exactamente KK enteros positivos bb con 5b20245 \le b \le 2024 tales que el entero 2024b2024_b en base bb es divisible por 1616 (donde 1616 está en base diez). ¿Cuál es la suma de los dígitos de KK?

There are exactly KK positive integers bb with 5b20245 \le b \le 2024 such that the base-bb integer 2024b2024_b is divisible by 1616 (where 1616 is in base ten). What is the sum of the digits of K?K?

1616

1717

1818

2020

2121

Solución:

En base b,b, 2024b=2b3+2b+42024_b = 2b^3 + 2b + 4 =2(b3+b+2),= 2(b^3 + b + 2), así que 162024b16 \mid 2024_b exactamente cuando 8b3+b+2.8 \mid b^3 + b + 2. Prueba los residuos módulo 8:8: esto se cumple precisamente para b3,6,7(mod8).b \equiv 3, 6, 7 \pmod 8. Contar los bb con 5b20245 \le b \le 2024 en esas tres clases da K=758,K = 758, cuya suma de dígitos es 7+5+8=20.7 + 5 + 8 = 20. Por lo tanto, la respuesta es D.

In base b,b, 2024b=2b3+2b+42024_b = 2b^3 + 2b + 4 =2(b3+b+2),= 2(b^3 + b + 2), so 162024b16 \mid 2024_b exactly when 8b3+b+2.8 \mid b^3 + b + 2. Test the residues modulo 8:8: this holds precisely for b3,6,7(mod8).b \equiv 3, 6, 7 \pmod 8. Counting the bb with 5b20245 \le b \le 2024 in those three classes gives K=758,K = 758, whose digit sum is 7+5+8=20.7 + 5 + 8 = 20. Therefore, the answer is D.

19.

Los primeros tres términos de una progresión geométrica son los enteros a,a, 720,720, y b,b, donde a<720<b.a \lt 720 \lt b. ¿Cuál es la suma de los dígitos del menor valor posible de bb?

The first three terms of a geometric sequence are the integers a,a, 720,720, and b,b, where a<720<b.a \lt 720 \lt b. What is the sum of the digits of the least possible value of b?b?

99

1212

1616

1818

2121

Nivel de dificultad: 1910

Solución:

Como 7202=ab,720^2 = ab, la razón común r=720a=b720r = \tfrac{720}{a} = \tfrac{b}{720} es racional. Escribe r=pqr = \tfrac{p}{q} en su forma más simple con p>q.p \gt q. Entonces a=720qpa = \tfrac{720q}{p} y b=720pqb = \tfrac{720p}{q} son enteros, lo que obliga a p720p \mid 720 y q720.q \mid 720. Para hacer bb lo más pequeño posible, queremos la menor razón pq>1\tfrac{p}{q} \gt 1 con ambos p,q720,p, q \mid 720, que es 1615.\tfrac{16}{15}. Eso da b=7201615=768b = 720 \cdot \tfrac{16}{15} = 768 (y a=675a = 675). La suma de dígitos es 7+6+8=21.7 + 6 + 8 = 21. Por lo tanto, E es la respuesta correcta.

Since 7202=ab,720^2 = ab, the common ratio r=720a=b720r = \tfrac{720}{a} = \tfrac{b}{720} is rational. Write r=pqr = \tfrac{p}{q} in lowest terms with p>q.p \gt q. Then a=720qpa = \tfrac{720q}{p} and b=720pqb = \tfrac{720p}{q} are integers, which forces p720p \mid 720 and q720.q \mid 720. To make bb smallest, we want the smallest ratio pq>1\tfrac{p}{q} \gt 1 with both p,q720,p, q \mid 720, which is 1615.\tfrac{16}{15}. That gives b=7201615=768b = 720 \cdot \tfrac{16}{15} = 768 (and a=675a = 675). The digit sum is 7+6+8=21.7 + 6 + 8 = 21. Thus, E is the correct answer.

20.

Sea SS un subconjunto de {1,2,3,,2024}\{1, 2, 3, \ldots, 2024\} tal que se cumplan las dos condiciones siguientes:

• Si xx e yy son elementos distintos de S,S, entonces xy>2.|x - y| \gt 2.

• Si xx e yy son elementos impares distintos de S,S, entonces xy>6.|x - y| \gt 6.

¿Cuál es el máximo número posible de elementos en SS?

Let SS be a subset of {1,2,3,,2024}\{1, 2, 3, \ldots, 2024\} such that the following two conditions hold:

• If xx and yy are distinct elements of S,S, then xy>2.|x - y| \gt 2.

• If xx and yy are distinct odd elements of S,S, then xy>6.|x - y| \gt 6.

What is the maximum possible number of elements in S?S?

436436

506506

608608

654654

675675

Solución:

Las dos condiciones dicen que los números elegidos están al menos 33 de distancia, y los números impares elegidos al menos 77. Prueba el patrón 1,4,8,11,14,18,1, 4, 8, 11, 14, 18, \ldots (residuos 1,4,8(mod10)1, 4, 8 \pmod{10}). Cada salto es 3,\ge 3, y cada bloque de 1010 contiene exactamente un número impar, así que los impares se mantienen a 1010 de distancia. Eso da 33 números por cada 10.10. Ahora {1,,2024}\{1, \ldots, 2024\} tiene 202202 bloques completos más 2021,2024,2021, 2024, así que el conteo es 2023+2=608.202 \cdot 3 + 2 = 608. Cada bloque de 1010 puede contener a lo más 33 elementos, así que no podemos hacerlo mejor. Por lo tanto, la respuesta es C.

The two conditions say chosen numbers are at least 33 apart, and chosen odd numbers at least 77 apart. Try the pattern 1,4,8,11,14,18,1, 4, 8, 11, 14, 18, \ldots (residues 1,4,8(mod10)1, 4, 8 \pmod{10}). Every gap is 3,\ge 3, and each block of 1010 holds exactly one odd number, so the odds stay 1010 apart. That's 33 numbers per 10.10. Now {1,,2024}\{1, \ldots, 2024\} is 202202 full blocks plus 2021,2024,2021, 2024, so the count is 2023+2=608.202 \cdot 3 + 2 = 608. Each block of 1010 can hold at most 33 elements, so we can't do better. Therefore, the answer is C.

21.

Los números, en orden, de cada fila y los números, en orden, de cada columna de un arreglo de enteros 5×55 \times 5 forman una progresión aritmética de longitud 5.5. Los números en las posiciones (5,5),(5, 5), (2,4),(2, 4), (4,3),(4, 3), y (3,1)(3, 1) son 0,0, 48,48, 16,16, y 12,12, respectivamente. ¿Qué número está en la posición (1,2)(1, 2)?

[?4812160]\begin{bmatrix} \cdot & ? & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & 48 & \cdot \\ 12 & \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & 16 & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot & 0 \end{bmatrix}

The numbers, in order, of each row and the numbers, in order, of each column of a 5×55 \times 5 array of integers form an arithmetic progression of length 5.5. The numbers in positions (5,5),(5, 5), (2,4),(2, 4), (4,3),(4, 3), and (3,1)(3, 1) are 0,0, 48,48, 16,16, and 12,12, respectively. What number is in position (1,2)?(1, 2)?

[?4812160]\begin{bmatrix} \cdot & ? & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & 48 & \cdot \\ 12 & \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & 16 & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot & 0 \end{bmatrix}

1919

2424

2929

3434

3939

Nivel de dificultad: 1990

Solución:

Si cada fila y cada columna es una progresión aritmética, la entrada en la fila i,i, columna jj debe tomar la forma bilineal f(i,j)=A+Bi+Cj+Dij.f(i, j) = A + Bi + Cj + Dij. Sustituye f(5,5)=0,f(5, 5) = 0, f(2,4)=48,f(2, 4) = 48, f(4,3)=16,f(4, 3) = 16, f(3,1)=12f(3, 1) = 12 y resuelve: A=10,A = -10, B=5,B = 5, C=22,C = 22, D=5.D = -5. Así que la posición (1,2)(1, 2) es 10+5+22225=29.-10 + 5 + 2 \cdot 22 - 2 \cdot 5 = 29. Por lo tanto, C es la respuesta correcta.

If every row and every column is an arithmetic progression, the entry at row i,i, column jj must take the bilinear form f(i,j)=A+Bi+Cj+Dij.f(i, j) = A + Bi + Cj + Dij. Plug in f(5,5)=0,f(5, 5) = 0, f(2,4)=48,f(2, 4) = 48, f(4,3)=16,f(4, 3) = 16, f(3,1)=12f(3, 1) = 12 and solve: A=10,A = -10, B=5,B = 5, C=22,C = 22, D=5.D = -5. So position (1,2)(1, 2) is 10+5+22225=29.-10 + 5 + 2 \cdot 22 - 2 \cdot 5 = 29. Thus, C is the correct answer.

22.

Sea K\mathcal{K} la cometa formada al unir dos triángulos rectángulos con catetos 11 y 3\sqrt3 a lo largo de una hipotenusa común. Se usan ocho copias de K\mathcal{K} para formar el polígono que se muestra abajo. ¿Cuál es el área del triángulo ABCABC?

Let K\mathcal{K} be the kite formed by joining two right triangles with legs 11 and 3\sqrt3 along a common hypotenuse. Eight copies of K\mathcal{K} are used to form the polygon shown below. What is the area of triangle ABC?ABC?

2+332 + 3\sqrt3

923\dfrac{9}{2}\sqrt3

10+833\dfrac{10 + 8\sqrt3}{3}

88

535\sqrt3

Solución:

Cada cometa son dos triángulos 3030-6060-9090 con catetos 11 y 3\sqrt3 e hipotenusa 2.2. Traza la figura de ocho cometas en coordenadas y los vértices exteriores resultan A=(0,0),A = (0, 0), B=(6,0),B = (6, 0), y C=(52,332).C = \left(\tfrac52, \tfrac{3\sqrt3}{2}\right). Así que el triángulo ABCABC tiene base AB=6AB = 6 y altura 332,\tfrac{3\sqrt3}{2}, y su área es 126332=932.\tfrac12 \cdot 6 \cdot \tfrac{3\sqrt3}{2} = \tfrac{9\sqrt3}{2}. Por lo tanto, la respuesta es B.

Each kite is two 3030-6060-9090 triangles with legs 11 and 3\sqrt3 and hypotenuse 2.2. Trace the eight-kite figure in coordinates and the outer vertices come out to A=(0,0),A = (0, 0), B=(6,0),B = (6, 0), and C=(52,332).C = \left(\tfrac52, \tfrac{3\sqrt3}{2}\right). So triangle ABCABC has base AB=6AB = 6 and height 332,\tfrac{3\sqrt3}{2}, and its area is 126332=932.\tfrac12 \cdot 6 \cdot \tfrac{3\sqrt3}{2} = \tfrac{9\sqrt3}{2}. Therefore, the answer is B.

23.

Los enteros a,a, b,b, y cc satisfacen

ab+c=100,bc+a=87,ca+b=60. \begin{aligned} ab + c &= 100, \\ bc + a &= 87, \\ ca + b &= 60. \end{aligned}

¿Cuánto vale ab+bc+caab + bc + ca?

Integers a,a, b,b, and cc satisfy

ab+c=100,bc+a=87,ca+b=60. \begin{aligned} ab + c &= 100, \\ bc + a &= 87, \\ ca + b &= 60. \end{aligned}

What is ab+bc+ca?ab + bc + ca?

212212

247247

258258

276276

284284

Solución:

Suma las tres ecuaciones: (ab+bc+ca)+(a+b+c)(ab + bc + ca) + (a + b + c) =247.= 247. Ahora réstalas por pares, lo que factoriza limpiamente como (ac)(b1)=13,(a - c)(b - 1) = 13, (ba)(c1)=27,(b - a)(c - 1) = 27, y (bc)(a1)=40.(b - c)(a - 1) = 40. Estas determinan (a,b,c)=(9,12,8),(a, b, c) = (-9, -12, -8), así que a+b+c=29.a + b + c = -29. Entonces ab+bc+ca=247(29)ab + bc + ca = 247 - (-29) =276.= 276. Por lo tanto, D es la respuesta correcta.

Add the three equations: (ab+bc+ca)+(a+b+c)(ab + bc + ca) + (a + b + c) =247.= 247. Now subtract them in pairs, which factors nicely as (ac)(b1)=13,(a - c)(b - 1) = 13, (ba)(c1)=27,(b - a)(c - 1) = 27, and (bc)(a1)=40.(b - c)(a - 1) = 40. These pin down (a,b,c)=(9,12,8),(a, b, c) = (-9, -12, -8), so a+b+c=29.a + b + c = -29. Then ab+bc+ca=247(29)ab + bc + ca = 247 - (-29) =276.= 276. Thus, D is the correct answer.

24.

Una abeja se mueve en el espacio tridimensional. Se lanza un dado justo de seis caras con caras etiquetadas A+,A,B+,B,C+,A^+, A^-, B^+, B^-, C^+, y CC^-. Supón que la abeja ocupa el punto (a,b,c).(a, b, c). Si el dado muestra A+,A^+, entonces la abeja se mueve al punto (a+1,b,c),(a + 1, b, c), y si el dado muestra A,A^-, entonces la abeja se mueve al punto (a1,b,c).(a - 1, b, c). Se hacen movimientos análogos con los otros cuatro resultados.

Supón que la abeja parte del punto (0,0,0)(0, 0, 0) y el dado se lanza cuatro veces. ¿Cuál es la probabilidad de que la abeja recorra cuatro aristas distintas de algún cubo unitario?

A bee is moving in three-dimensional space. A fair six-sided die with faces labeled A+,A,B+,B,C+,A^+, A^-, B^+, B^-, C^+, and CC^- is rolled. Suppose the bee occupies the point (a,b,c).(a, b, c). If the die shows A+,A^+, then the bee moves to the point (a+1,b,c),(a + 1, b, c), and if the die shows A,A^-, then the bee moves to the point (a1,b,c).(a - 1, b, c). Analogous moves are made with the other four outcomes.

Suppose the bee starts at the point (0,0,0)(0, 0, 0) and the die is rolled four times. What is the probability that the bee traverses four distinct edges of some unit cube?

154\dfrac{1}{54}

754\dfrac{7}{54}

16\dfrac{1}{6}

518\dfrac{5}{18}

25\dfrac{2}{5}

Solución:

Cada lanzamiento mueve a la abeja una unidad a lo largo de ±x,±y\pm x, \pm y, o ±z\pm z, así que hay 64=12966^4 = 1296 secuencias igualmente probables. Hay dos tipos de caminos válidos. Un camino alrededor de una cara cuadrada tiene 33 opciones de plano coordenado, 44 opciones de signo, y 22 opciones para la primera dirección, dando 2424. En caso contrario se usan las tres direcciones coordenadas, con una repetida: elige esa dirección de 33 maneras, sus dos posiciones no adyacentes de 33 maneras, el orden de las otras direcciones de 22 maneras, y los signos de 88 maneras. Esto da 3328=1443 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 8 = 144. Por lo tanto hay 24+144=16824+144=168 secuencias favorables, y la probabilidad es 1681296=754\tfrac{168}{1296} = \tfrac{7}{54}. Por lo tanto, la respuesta es B.

Every roll moves the bee one unit along ±x,±y\pm x, \pm y, or ±z\pm z, so there are 64=12966^4 = 1296 equally likely sequences. There are two types of valid paths. A path around one square face has 33 choices of coordinate plane, 44 sign choices, and 22 choices for the first direction, giving 2424. Otherwise all three coordinate directions are used, with one repeated: choose that direction in 33 ways, its two nonadjacent positions in 33 ways, the order of the other directions in 22 ways, and signs in 88 ways. This gives 3328=1443 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 8 = 144. Hence there are 24+144=16824+144=168 favorable sequences, and the probability is 1681296=754\tfrac{168}{1296} = \tfrac{7}{54}. Therefore, the answer is B.

25.

La figura de abajo muestra una cuadrícula de puntos de 88 celdas de ancho y 33 celdas de alto formada por cuadrados de 1×11'' \times 1''. Carl coloca palillos de 11 pulgada a lo largo de algunos de los lados de los cuadrados para crear un lazo cerrado que no se interseca a sí mismo. Los números en las celdas indican cuántos lados de ese cuadrado deben quedar cubiertos por palillos, y se permite cualquier cantidad de palillos si no hay número escrito. ¿De cuántas maneras puede Carl colocar los palillos?

The figure below shows a dotted grid 88 cells wide and 33 cells tall consisting of 1×11'' \times 1'' squares. Carl places 11-inch toothpicks along some of the sides of the squares to create a closed loop that does not intersect itself. The numbers in the cells indicate the number of sides of that square that are to be covered by toothpicks, and any number of toothpicks are allowed if no number is written. In how many ways can Carl place the toothpicks?

130130

144144

146146

162162

196196

Solución:

Etiqueta cada cuadrado unitario como “interior” o “exterior” al lazo, contando el exterior de la cuadrícula como exterior. El lazo es entonces exactamente el conjunto de aristas unitarias que separan un cuadrado interior de uno exterior. El número de un cuadrado cuenta cuántos de sus cuatro vecinos (izquierda, derecha, arriba, abajo, siendo un vecino ausente el exterior) son de tipo opuesto. Así que el requisito es que cada cuadrado de la fila central tenga exactamente un vecino de tipo opuesto. Enumera las etiquetaciones interior/exterior cuya frontera es un único lazo cerrado que no se interseca a sí mismo y que cumplen esta condición de la fila central: hay 146146 de ellas. Por lo tanto, C es la respuesta correcta.

Label each unit square "inside" or "outside" the loop, counting the grid's exterior as outside. The loop is then exactly the set of unit edges that separate an inside square from an outside one. A square's number counts how many of its four neighbors (left, right, up, down, with a missing neighbor being the outside exterior) are of the opposite type. So the requirement is that every middle-row square has exactly one opposite-type neighbor. Enumerate the inside/outside labelings whose boundary is a single non-self-intersecting closed loop and that meet this middle-row condition: there are 146146 of them. Thus, C is the correct answer.