2006 AMC 12B Problema 20

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

20.

Se elige xx al azar en el intervalo (0,1).(0, 1). ¿Cuál es la probabilidad de que ? Aquí x\lfloor x \rfloor denota el mayor entero que es menor o igual que x.x. log104xlog10x=0?\lfloor \log_{10} 4x \rfloor - \lfloor \log_{10} x \rfloor = 0?

Let xx be chosen at random from the interval (0,1).(0, 1). What is the probability that log104xlog10x=0?\lfloor \log_{10} 4x \rfloor - \lfloor \log_{10} x \rfloor = 0? Here x\lfloor x \rfloor denotes the greatest integer that is less than or equal to x.x.

18\dfrac{1}{8}

320\dfrac{3}{20}

16\dfrac{1}{6}

15\dfrac{1}{5}

14\dfrac{1}{4}

Respuesta: C
Conceptos:funciones piso y techologaritmoprobabilidad geométrica
Nivel de dificultad: 2090
Solución:

La ecuación dice que log10x=log104x,\lfloor \log_{10} x \rfloor = \lfloor \log_{10} 4x \rfloor, es decir, xx y 4x4x están en el mismo intervalo [10n,10n+1).[10^n, 10^{n+1}).

Esto se cumple exactamente cuando 10nx10^n \le x y 4x<10n+1,4x \lt 10^{n+1}, es decir, 10nx<10n+14.10^n \le x \lt \dfrac{10^{n+1}}{4}.

Dentro de [10n,10n+1),[10^n, 10^{n+1}), la fracción favorable es 10n+1/410n10n+110n=10/41101=16. \begin{aligned} &\frac{10^{n+1}/4 - 10^n}{10^{n+1} - 10^n} \\ &= \frac{10/4 - 1}{10 - 1} = \frac{1}{6}. \end{aligned}

Como esta fracción es la misma en cada uno de estos intervalos, la probabilidad total es 16.\dfrac{1}{6}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

The equation says log10x=log104x,\lfloor \log_{10} x \rfloor = \lfloor \log_{10} 4x \rfloor, i.e. xx and 4x4x lie in the same interval [10n,10n+1).[10^n, 10^{n+1}).

This holds exactly when 10nx10^n \le x and 4x<10n+1,4x \lt 10^{n+1}, that is 10nx<10n+14.10^n \le x \lt \dfrac{10^{n+1}}{4}.

Within [10n,10n+1),[10^n, 10^{n+1}), the favorable fraction is 10n+1/410n10n+110n=10/41101=16. \begin{aligned} &\frac{10^{n+1}/4 - 10^n}{10^{n+1} - 10^n} \\ &= \frac{10/4 - 1}{10 - 1} = \frac{1}{6}. \end{aligned}

Since this fraction is the same on every such interval, the overall probability is 16.\dfrac{1}{6}.

Thus, the correct answer is C.

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