Question

Para todo entero $n\ge2,$ sea $\operatorname{pow}(n)$ la mayor potencia del mayor primo que divide a $n.$ Por ejemplo, $\operatorname{pow}(144)=\operatorname{pow}(2^4\cdot3^2)=3^2.$ ¿Cuál es el mayor entero $m$ tal que $2010^m$ divide a $\prod_{n=2}^{5300}\operatorname{pow}(n)?$

For every integer $n\ge2,$ let $\operatorname{pow}(n)$ be the largest power of the largest prime that divides $n.$ For example, $\operatorname{pow}(144)=\operatorname{pow}(2^4\cdot3^2)=3^2.$ What is the largest integer $m$ such that $2010^m$ divides $\prod_{n=2}^{5300}\operatorname{pow}(n)?$

$74$

$75$

$76$

$77$

$78$

Respuesta: D

Conceptos:factorización en primos primo conteo de enteros en un rango

Nivel de dificultad: 2640

Solución:

Como $2010=2\cdot3\cdot5\cdot67,$ escribamos el producto como $2^A3^B5^C67^D$ multiplicado por un factor coprimo con los cuatro primos; entonces $m=\min(A,B,C,D).$

Primo $2:$ $\operatorname{pow}(n)$ es una potencia de $2$ solo cuando $n=2^k.$ Como $2^{12}=4096\lt5300\lt2^{13},$ los valores $k=1,\ldots,12$ aportan $A=1+2+\cdots+12=78.$

Primo $67:$ Tenemos $\operatorname{pow}(n)=67$ cuando $67$ es el mayor factor primo, es decir, $n=67j$ con $1\le j\le79$ y todo factor primo de $j$ a lo sumo $67;$ al excluir $j=67, 71, 73, 79$ quedan $75$ valores. El único $n$ con $\operatorname{pow}(n)=67^2$ es $n=67^2\lt5300,$ que agrega $2.$ Por tanto, $D=75+2=77.$

Primo $3:$ Para $n=2^a3^b$ con $b=1,2,3,4,$ las cantidades de exponentes permitidos $a$ son $11,10,8,7,$ respectivamente. Estos términos por sí solos aportan $\begin{aligned} B&\ge11+2\cdot10 \\ &\quad+3\cdot8+4\cdot7=83. \end{aligned}$

Primo $5:$ Escribamos $n=2^a3^c5^b.$ Para $b=1,$ los conteos sobre $c=0,ldots,6$ suman $11+9+7+6+4+3+1=41.$ Para $b=2,$ suman $8+7+5+3+2=25,$ y cada uno aporta dos factores de $5.$ Por tanto, $C\ge41+2\cdot25=91.$

Así, $m=\min(78,B,C,77)=77.$

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Since $2010=2\cdot3\cdot5\cdot67,$ write the product as $2^A3^B5^C67^D$ times a factor coprime to all four primes; then $m=\min(A,B,C,D).$

Prime $2:$ $\operatorname{pow}(n)$ is a power of $2$ only when $n=2^k.$ Since $2^{12}=4096\lt5300\lt2^{13},$ the values $k=1,\ldots,12$ contribute $A=1+2+\cdots+12=78.$

Prime $67:$ $\operatorname{pow}(n)=67$ when $67$ is the largest prime factor, i.e. $n=67j$ with $1\le j\le79$ and every prime factor of $j$ at most $67;$ excluding $j=67, 71, 73, 79$ leaves $75$ values. The one $n$ with $\operatorname{pow}(n)=67^2$ is $n=67^2\lt5300,$ adding $2.$ So $D=75+2=77.$

Prime $3:$ For $n=2^a3^b$ with $b=1,2,3,4,$ the numbers of allowable exponents $a$ are $11,10,8,7,$ respectively. These terms alone contribute $\begin{aligned} B&\ge11+2\cdot10 \\ &\quad+3\cdot8+4\cdot7=83. \end{aligned}$

Prime $5:$ Write $n=2^a3^c5^b.$ For $b=1,$ the counts over $c=0,ldots,6$ total $11+9+7+6+4+3+1=41.$ For $b=2,$ the counts total $8+7+5+3+2=25,$ each contributing two factors of $5.$ Hence $C\ge41+2\cdot25=91.$

Therefore $m=\min(78,B,C,77)=77.$

Thus, the correct answer is D.

2010 AMC 12B Problema 25

Respuesta: D

Nivel de dificultad: 2640

Solución:

El Problema 25 en otros años