2011 AMC 12B Problema 23

Intenta el Problema 23 del 2011 AMC 12B a continuación y luego compara tu respuesta con la solución preparada profesionalmente de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2011 AMC 12B, o revisar la clave de respuestas.

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

23.

Un insecto se desplaza por el plano de coordenadas, moviéndose solo a lo largo de las rectas paralelas al eje xx o al eje yy. Sean A=(3,2)A=(-3, 2) y B=(3,2).B=(3, -2). Considera todos los posibles recorridos del insecto de AA a BB de longitud a lo sumo 20.20. ¿Cuántos puntos de coordenadas enteras están en al menos uno de estos recorridos?

A bug travels in the coordinate plane, moving only along the lines that are parallel to the xx-axis or yy-axis. Let A=(3,2)A=(-3, 2) and B=(3,2).B=(3, -2). Consider all possible paths of the bug from AA to BB of length at most 20.20. How many points with integer coordinates lie on at least one of these paths?

161161

185185

195195

227227

255255

Respuesta: C
Conceptos:punto reticularanálisis por casossimetría
Nivel de dificultad: 2390
Solución:

Un punto de red X=(x,y)X=(x,y) está en algún recorrido exactamente cuando Esta expresión no cambia cuando xxx\to-x o yy,y\to-y, así que contamos los puntos con x0,x\ge0, y0,y\ge0, multiplicamos por 4,4, y corregimos por los ejes. d=x3+x+3+y2+y+220. \begin{aligned} d&=|x-3|+|x+3| \\ &\quad {}+|y-2|+|y+2|\le20. \end{aligned}

Al dividir en las cuatro regiones determinadas por si 0x30\le x\le3 y 0y2,0\le y\le2, se obtienen 43=124\cdot3=12 puntos en el primer cuadrante (incluidos los puntos sobre los ejes). Por simetría el total es 0x30\le x\le3 y3,y\ge3, y7,y\le7, 45=204\cdot5=20 x4x\ge4 0y2,0\le y\le2, x8,x\le8, 53=155\cdot3=15 x4x\ge4 y3,y\ge3, x+y10,x+y\le10, 4+3+2+1=104+3+2+1=10 5757 1515 4572153=195. 4\cdot57-2\cdot15-3=195.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

A lattice point X=(x,y)X=(x,y) lies on some path exactly when d=x3+x+3+y2+y+220. \begin{aligned} d&=|x-3|+|x+3| \\ &\quad {}+|y-2|+|y+2|\le20. \end{aligned} This expression is unchanged when xxx\to-x or yy,y\to-y, so we count points with x0,x\ge0, y0,y\ge0, multiply by 4,4, and correct for the axes.

If 0x30\le x\le3 and 0y2,0\le y\le2, all 43=124\cdot3=12 points work. If 0x30\le x\le3 and y3,y\ge3, then y7,y\le7, giving 45=204\cdot5=20 points. If x4x\ge4 and 0y2,0\le y\le2, then x8,x\le8, giving 53=155\cdot3=15 points. Finally, for x4x\ge4 and y3,y\ge3, the condition is x+y10,x+y\le10, giving 4+3+2+1=104+3+2+1=10 points. Thus there are 5757 in the first quadrant, including 1515 on the nonnegative axes. By symmetry the total is 4572153=195. 4\cdot57-2\cdot15-3=195.

Thus, the correct answer is C.

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