1998 AMC 12 Problema 27

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

27.

Un cubo de 9×9×99\times9\times9 está compuesto por veintisiete cubos de 3×3×33\times3\times3. Se abren “túneles” en el cubo grande de la siguiente manera: primero se retiran los seis cubos de 3×3×33\times3\times3 que forman el centro de cada cara, así como el cubo central de 3×3×33\times3\times3, según se muestra. Segundo, cada uno de los veinte cubos de 3×3×33\times3\times3 restantes se reduce de la misma manera; es decir, se retiran los cubos unitarios centrales de sus caras y su cubo central. El área superficial de la figura final es

A 9×9×99\times9\times9 cube is composed of twenty-seven 3×3×33\times3\times3 cubes. The big cube is “tunneled” as follows: First, the six 3×3×33\times3\times3 cubes which make up the center of each face as well as the center 3×3×33\times3\times3 cube are removed as shown. Second, each of the twenty remaining 3×3×33\times3\times3 cubes is diminished in the same way. That is, the center facial unit cubes as well as each center cube are removed. The surface area of the final figure is

384384

729729

864864

10241024

10561056

Respuesta: E
Conceptos:área de superficiethree-dimensional counting
Nivel de dificultad: 2290
Pista pequeña:

Después de la primera etapa, clasifica los veinte subcubos grandes restantes como cubos de esquina o de arista

After the first stage, classify the twenty remaining large subcubes as corner or edge cubes

Pista grande:

Para cada túnel de la segunda etapa, resta los cuadrados centrales expuestos y suma las paredes recién expuestas del túnel

For each second-stage tunnel, subtract exposed center squares and add the newly exposed tunnel walls

Solución:

Después de la primera etapa, 88 subcubos de esquina aportan 2727 unidades expuestas cada uno, y 1212 subcubos de arista aportan 3636 cada uno. Perforar un subcubo de esquina elimina 33 cuadrados unitarios expuestos y añade 2424 paredes del túnel; perforar uno de arista elimina 44 y también añade 24.24. Por tanto, el área final es 8(273+24)+12(364+24)=384+672=1056. \begin{aligned} &8(27-3+24)\\ &\qquad+12(36-4+24)\\ &=384+672=1056. \end{aligned} Así, la respuesta correcta es E.

After the first stage, 88 corner subcubes contribute 2727 exposed units each, and 1212 edge subcubes contribute 3636 each. Tunneling a corner subcube removes 33 exposed unit squares and adds 2424 tunnel-wall squares; tunneling an edge subcube removes 44 and also adds 24.24. Hence the final area is 8(273+24)+12(364+24)=384+672=1056. \begin{aligned} &8(27-3+24)\\ &\qquad+12(36-4+24)\\ &=384+672=1056. \end{aligned} Thus E is correct.

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