2013 AMC 12B Problema 23

Question

Bernardo elige un entero positivo de tres dígitos

N

y escribe en un pizarrón tanto su representación en base

5

como en base

6

. Más tarde LeRoy ve los dos números que Bernardo ha escrito. Tratando los dos números como enteros en base

10

, los suma para obtener un entero

S.

Por ejemplo, si

N = 749,

Bernardo escribe los números

10{,}444

y

3{,}245,

y LeRoy obtiene la suma

S = 13{,}689.

¿Para cuántas elecciones de

N

los dos dígitos más a la derecha de

S,

en orden, son los mismos que los de

2N

?

Bernardo chooses a three-digit positive integer

N

and writes both its base-

5

and base-

6

representations on a blackboard. Later LeRoy sees the two numbers Bernardo has written. Treating the two numbers as base-

10

integers, he adds them to obtain an integer

S.

For example, if

N = 749,

Bernardo writes the numbers

10{,}444

and

3{,}245,

and LeRoy obtains the sum

S = 13{,}689.

For how many choices of

N

are the two rightmost digits of

S,

in order, the same as those of

2N?

5

10

15

20

25

Respuesta: E

Conceptos:base numérica aritmética modular análisis por casos

Nivel de dificultad: 2510

Pista pequeña:

Como

\mathrm{lcm}(5^2, 6^2, 10^2) = 900,

la condición depende solo de

N \bmod 900,

así que deja que

N

varíe de

0

a

899

.

Since

\mathrm{lcm}(5^2, 6^2, 10^2) = 900,

the condition depends only on

N \bmod 900,

so let

N

range from

0

to

899

Pista grande:

Igualar los últimos dígitos obliga a que los dígitos de las unidades en base

5

y en base

6

sean iguales; trabajando módulo

100

se determinan los pares permitidos de los dos últimos dígitos.

Matching last digits forces the base-

5

and base-

6

units digits equal; working modulo

100

pins down the allowed last-two-digit pairs

Solución:

Como

\mathrm{lcm}(25, 36, 100) = 900,

la condición sobre

N

depende solo de

N \bmod 900,

así que consideramos

0 \le N \le 899.

Sean

a_1, a_0

los dos últimos dígitos en base

5

, y sean

b_1,b_0

los dos últimos dígitos en base

6.

Módulo

10,

la igualdad deseada y

N\equiv a_0\pmod5

obligan a que

a_0=b_0.

El teorema chino del resto, aplicado módulo

25

y

36

, da entonces

\begin{aligned} N&\equiv180a_1+150b_1 \\ &\quad {}+a_0\pmod{900}. \end{aligned}

Al comparar el doble de este residuo módulo

100

con el número decimal

10(a_1+b_1)+a_0+b_0

, se obtiene

5a_1\equiv b_1\pmod{10}.

Por tanto, los pares válidos son exactamente

(0,0),(2,0),(4,0),(1,5),(3,5).

Cada uno se combina con

5

valores de

a_0

(0 \le a_0 \le 4),

lo que da

25

valores de

N.

Así, la respuesta correcta es E.

Because

\mathrm{lcm}(25, 36, 100) = 900,

the condition on

N

depends only on

N \bmod 900,

so consider

0 \le N \le 899.

Let the last two base-

5

digits be

a_1, a_0

and the last two base-

6

digits be

b_1,b_0.

Modulo

10,

the desired equality and

N\equiv a_0\pmod5

force

a_0=b_0.

The Chinese Remainder Theorem applied modulo

25

and

36

then gives

\begin{aligned} N&\equiv180a_1+150b_1 \\ &\quad {}+a_0\pmod{900}. \end{aligned}

Comparing twice this residue modulo

100

with the decimal number

10(a_1+b_1)+a_0+b_0

reduces to

5a_1\equiv b_1\pmod{10}.

Hence the valid pairs are exactly

(0,0),(2,0),(4,0),(1,5),(3,5).

Each combines with

5

choices of

a_0

(0 \le a_0 \le 4),

giving

25

values of

N.

Thus, the correct answer is E.