2009 AMC 12A Problema 25

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 25 del 2009 AMC 12A, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2009 AMC 12A, o revisar la clave de respuestas.

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

Conceptos:identidad trigonométricarecursiónaritmética modular

Nivel de dificultad: 2520

25.

Los primeros dos términos de una sucesión son a1=1a_1 = 1 y a2=13.a_2 = \dfrac{1}{\sqrt{3}}. Para n1,n \ge 1, an+2=an+an+11anan+1.a_{n+2} = \dfrac{a_n + a_{n+1}}{1 - a_n a_{n+1}}. ¿Cuánto vale a2009|a_{2009}|?

The first two terms of a sequence are a1=1a_1 = 1 and a2=13.a_2 = \dfrac{1}{\sqrt{3}}. For n1,n \ge 1, an+2=an+an+11anan+1.a_{n+2} = \dfrac{a_n + a_{n+1}}{1 - a_n a_{n+1}}. What is a2009?|a_{2009}|?

00

232 - \sqrt{3}

13\dfrac{1}{\sqrt{3}}

11

2+32 + \sqrt{3}

Solución:

La recursión es exactamente la fórmula de la tangente de una suma, y a1=tanπ4,a_1 = \tan\dfrac{\pi}{4}, a2=tanπ6.a_2 = \tan\dfrac{\pi}{6}.

Escribiendo an=tanπcn12a_n = \tan\dfrac{\pi c_n}{12} con c1=3,c_1 = 3, c2=2,c_2 = 2, y cn+2cn+cn+1(mod12),c_{n+2} \equiv c_n + c_{n+1} \pmod{12}, la sucesión cnc_n es 3,2,5,7,0,7,7,2,9,11,8,7,3,10,1,11,0,11,11,10,9,7,4,11, \begin{gathered} 3, 2, 5, 7, 0, 7, 7, 2, \\ 9, 11, 8, 7, 3, 10, 1, 11, \\ 0, 11, 11, 10, 9, 7, 4, 11, \ldots \end{gathered} que es periódica con período 24.24.

Como 2009=2483+17,2009 = 24\cdot 83 + 17, c2009=c17=0,c_{2009} = c_{17} = 0, así que a2009=tan0=0a_{2009} = \tan 0 = 0 y a2009=0.|a_{2009}| = 0.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

The recursion is exactly the tangent addition formula, and a1=tanπ4,a_1 = \tan\dfrac{\pi}{4}, a2=tanπ6.a_2 = \tan\dfrac{\pi}{6}.

Writing an=tanπcn12a_n = \tan\dfrac{\pi c_n}{12} with c1=3,c_1 = 3, c2=2,c_2 = 2, and cn+2cn+cn+1(mod12),c_{n+2} \equiv c_n + c_{n+1} \pmod{12}, the sequence cnc_n is 3,2,5,7,0,7,7,2,9,11,8,7,3,10,1,11,0,11,11,10,9,7,4,11, \begin{gathered} 3, 2, 5, 7, 0, 7, 7, 2, \\ 9, 11, 8, 7, 3, 10, 1, 11, \\ 0, 11, 11, 10, 9, 7, 4, 11, \ldots \end{gathered} which is periodic with period 24.24.

Since 2009=2483+17,2009 = 24\cdot 83 + 17, c2009=c17=0,c_{2009} = c_{17} = 0, so a2009=tan0=0a_{2009} = \tan 0 = 0 and a2009=0.|a_{2009}| = 0.

Thus, the correct answer is A.

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