Soluciones del 2013 AMC 12B

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

1.

En cierto día de enero, la temperatura máxima en Lincoln, Nebraska, fue 1616 grados mayor que la temperatura mínima, y el promedio de las temperaturas máxima y mínima fue 3∘.3^\circ. En grados, ¿cuál fue la temperatura mínima en Lincoln ese día?
On a particular January day, the high temperature in Lincoln, Nebraska, was 1616 degrees higher than the low temperature, and the average of the high and low temperatures was 3∘.3^\circ. In degrees, what was the low temperature in Lincoln that day?
−13-13
−8-8
−5-5
−3-3
1111
Conceptos:mediaecuación lineal
Nivel de dificultad: 920
Pista pequeña:
La máxima y la mínima difieren en 16,16, por lo que cada una está a 88 de su promedio.
The high and low differ by 16,16, so each is 88 away from their average
Pista grande:
La temperatura mínima está 88 por debajo del promedio de 33.
The low temperature is 88 below the average of 33
Solución:
La máxima supera a la mínima en 16,16, así que la mínima está 88 por debajo del promedio. Como el promedio es 3∘,3^\circ, la temperatura mínima es 3−8=−5∘.3 - 8 = -5^\circ. Por lo tanto, la respuesta correcta es C.
The high exceeds the low by 16,16, so the low is 88 below the average. Since the average is 3∘,3^\circ, the low temperature is 3−8=−5∘.3 - 8 = -5^\circ. Thus, the correct answer is C.

2.

El Sr. Green mide su jardín rectangular caminando dos de los lados y encuentra que mide 1515 pasos por 2020 pasos. Cada paso del Sr. Green mide 22 pies de largo. El Sr. Green espera media libra de papas por pie cuadrado de su jardín. ¿Cuántas libras de papas espera el Sr. Green de su jardín?
Mr. Green measures his rectangular garden by walking two of the sides and finds that it is 1515 steps by 2020 steps. Each of Mr. Green’s steps is 22 feet long. Mr. Green expects a half a pound of potatoes per square foot from his garden. How many pounds of potatoes does Mr. Green expect from his garden?
600600
800800
10001000
12001200
14001400
Nivel de dificultad: 1020
Pista pequeña:
Primero convierte los pasos a pies: cada paso mide 22 pies.
Convert steps to feet first: each step is 22 feet
Pista grande:
Multiplica el área en pies cuadrados por 12\dfrac12 libra por pie cuadrado.
Multiply the area in square feet by 12\dfrac12 pound per square foot
Solución:
El jardín mide 2⋅15=302\cdot 15 = 30 pies por 2⋅20=402\cdot 20 = 40 pies, un área de 12001200 pies cuadrados. A media libra por pie cuadrado, el Sr. Green espera 12⋅1200=600\tfrac12\cdot 1200 = 600 libras. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.
The garden is 2⋅15=302\cdot 15 = 30 feet by 2⋅20=402\cdot 20 = 40 feet, an area of 12001200 square feet. At half a pound per square foot, Mr. Green expects 12⋅1200=600\tfrac12\cdot 1200 = 600 pounds. Thus, the correct answer is A.

3.

Al contar desde 33 hasta 201,201, 5353 es el 5151-ésimo número contado. Al contar hacia atrás desde 201201 hasta 3,3, 5353 es el nn-ésimo número contado. ¿Cuánto vale nn?
When counting from 33 to 201,201, 5353 is the 5151st number counted. When counting backwards from 201201 to 3,3, 5353 is the nnth number counted. What is n?n?
146146
147147
148148
149149
150150
Nivel de dificultad: 1100
Pista pequeña:
Al contar hacia atrás, 201201 es el 11-er número, 200200 es el 22-do, y así sucesivamente.
Counting backwards, 201201 is the 11st number, 200200 is the 22nd, and so on
Pista grande:
El valor xx es el (202−x)(202-x)-ésimo número contado.
The value xx is the (202−x)(202-x)th number counted
Solución:
Contando hacia abajo desde 201,201, el valor xx es el (202−x)(202-x)-ésimo número. Así que 5353 es el (202−53)=149(202-53) = 149-ésimo número. Por lo tanto, la respuesta correcta es D.
Counting down from 201,201, the value xx is the (202−x)(202-x)th number. So 5353 is the (202−53)=149(202-53) = 149th number. Thus, the correct answer is D.

4.

El auto de Ray promedia 4040 millas por galón de gasolina, y el auto de Tom promedia 1010 millas por galón de gasolina. Ray y Tom conducen cada uno la misma cantidad de millas. ¿Cuál es la tasa combinada de millas por galón de gasolina de los dos autos?
Ray’s car averages 4040 miles per gallon of gasoline, and Tom’s car averages 1010 miles per gallon of gasoline. Ray and Tom each drive the same number of miles. What is the cars’ combined rate of miles per gallon of gasoline?
1010
1616
2525
3030
4040
Nivel de dificultad: 1220
Pista pequeña:
El rendimiento combinado es el total de millas dividido entre el total de galones, no el promedio de las dos tasas.
Combined mileage is total miles divided by total gallons, not the average of the two rates
Pista grande:
Si cada uno conduce DD millas, los galones usados son D40\dfrac{D}{40} y D10\dfrac{D}{10}.
If each drives DD miles, the gallons used are D40\dfrac{D}{40} and D10\dfrac{D}{10}
Solución:
Si cada uno conduce DD millas, juntos recorren 2D2D millas usando D40+D10=D8\dfrac{D}{40}+\dfrac{D}{10} = \dfrac{D}{8} galones. La tasa combinada es 2DD8=16\dfrac{2D}{\frac{D}{8}} = 16 millas por galón. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
If each drives DD miles, together they cover 2D2D miles using D40+D10=D8\dfrac{D}{40}+\dfrac{D}{10} = \dfrac{D}{8} gallons. The combined rate is 2DD8=16\dfrac{2D}{\frac{D}{8}} = 16 miles per gallon. Thus, the correct answer is B.

5.

La edad promedio de 3333 estudiantes de quinto grado es 11.11. La edad promedio de 5555 de sus padres es 33.33. ¿Cuál es la edad promedio de todos estos padres y estudiantes de quinto grado?
The average age of 3333 fifth-graders is 11.11. The average age of 5555 of their parents is 33.33. What is the average age of all of these parents and fifth-graders?
2222
23.2523.25
24.7524.75
26.2526.25
2828
Conceptos:media
Nivel de dificultad: 1270
Pista pequeña:
El promedio general es la suma de todas las edades dividida entre el número total de personas.
The overall average is the total of all ages divided by the total number of people
Pista grande:
La edad total es 55⋅33+33⋅11,55\cdot 33 + 33\cdot 11, repartida entre 55+3355+33 personas.
The total age is 55⋅33+33⋅11,55\cdot 33 + 33\cdot 11, spread over 55+3355+33 people
Solución:
Las edades de los padres suman 55⋅3355\cdot 33 y las de los estudiantes de quinto grado suman 33⋅11,33\cdot 11, un total de 33⋅66.33\cdot 66. Al dividir entre 8888 personas se obtiene 33⋅6688=24.75.\dfrac{33\cdot 66}{88} = 24.75. Por lo tanto, la respuesta correcta es C.
The parents’ ages sum to 55⋅3355\cdot 33 and the fifth-graders’ to 33⋅11,33\cdot 11, a total of 33⋅66.33\cdot 66. Dividing by 8888 people gives 33⋅6688=24.75.\dfrac{33\cdot 66}{88} = 24.75. Thus, the correct answer is C.

6.

Los números reales xx e yy satisfacen la ecuación x2+y2=10x−6y−34.x^2 + y^2 = 10x - 6y - 34. ¿Cuánto vale x+yx+y?
Real numbers xx and yy satisfy the equation x2+y2=10x−6y−34.x^2 + y^2 = 10x - 6y - 34. What is x+y?x+y?
11
22
33
66
88
Nivel de dificultad: 1370
Pista pequeña:
Mueve todos los términos a un lado y completa el cuadrado tanto en xx como en yy.
Move every term to one side and complete the square in both xx and yy
Pista grande:
Una suma de dos cuadrados igual a 00 obliga a que cada cuadrado sea 00.
A sum of two squares equal to 00 forces each square to be 00
Solución:
Reordenando se obtiene x2−10x+25+y2+6y+9x^2 - 10x + 25 + y^2 + 6y + 9 =0,= 0, es decir (x−5)2+(y+3)2=0.(x-5)^2 + (y+3)^2 = 0. Por lo tanto x=5x = 5 y y=−3,y = -3, así que x+y=2.x + y = 2. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
Rearranging gives x2−10x+25+y2+6y+9x^2 - 10x + 25 + y^2 + 6y + 9 =0,= 0, that is (x−5)2+(y+3)2=0.(x-5)^2 + (y+3)^2 = 0. Hence x=5x = 5 and y=−3,y = -3, so x+y=2.x + y = 2. Thus, the correct answer is B.

7.

Jo y Blair se turnan para contar desde 11 hasta uno más que el último número dicho por la otra persona. Jo empieza diciendo “11”, así que Blair sigue diciendo “1,1, 22”. Luego Jo dice “1,1, 2,2, 33”, y así sucesivamente. ¿Cuál es el 5353-ésimo número dicho?
Jo and Blair take turns counting from 11 to one more than the last number said by the other person. Jo starts by saying “11”, so Blair follows by saying “1,1, 22”. Jo then says “1,1, 2,2, 33”, and so on. What is the 5353rd number said?
22
33
55
66
88
Nivel de dificultad: 1380
Pista pequeña:
El turno que termina en nn consiste en que alguien dice 1,2,…,n1, 2, \ldots, n.
The turn that ends at nn consists of someone saying 1,2,…,n1, 2, \ldots, n
Pista grande:
Después del turno que termina en n,n, se han dicho un total de 12n(n+1)\tfrac12 n(n+1) números.
After the turn ending at n,n, a total of 12n(n+1)\tfrac12 n(n+1) numbers have been said
Solución:
Después del turno que cuenta hasta n,n, se han dicho exactamente 1+2+⋯+n=12n(n+1)1 + 2 + \cdots + n = \tfrac12 n(n+1) números. Para n=9n = 9 eso es 45.45. El siguiente turno empieza 1,2,…,1, 2, \ldots, así que el 5353-ésimo número es el 88º número de ese turno, es decir 8.8. Por lo tanto, la respuesta correcta es E.
After the turn that counts up to n,n, exactly 1+2+⋯+n=12n(n+1)1 + 2 + \cdots + n = \tfrac12 n(n+1) numbers have been said. For n=9n = 9 that is 45.45. The next turn starts 1,2,…,1, 2, \ldots, so the 5353rd number is the 88th number of that turn, namely 8.8. Thus, the correct answer is E.

8.

La recta ℓ1\ell_1 tiene ecuación 3x−2y=13x - 2y = 1 y pasa por A=(−1,−2).A = (-1, -2). La recta ℓ2\ell_2 tiene ecuación y=1y = 1 y corta a la recta ℓ1\ell_1 en el punto B.B. La recta ℓ3\ell_3 tiene pendiente positiva, pasa por el punto A,A, y corta a ℓ2\ell_2 en el punto C.C. El área del △ABC\triangle ABC es 3.3. ¿Cuál es la pendiente de ℓ3\ell_3?
Line ℓ1\ell_1 has equation 3x−2y=13x - 2y = 1 and goes through A=(−1,−2).A = (-1, -2). Line ℓ2\ell_2 has equation y=1y = 1 and meets line ℓ1\ell_1 at point B.B. Line ℓ3\ell_3 has positive slope, goes through point A,A, and meets ℓ2\ell_2 at point C.C. The area of △ABC\triangle ABC is 3.3. What is the slope of ℓ3?\ell_3?
23\dfrac{2}{3}
34\dfrac{3}{4}
11
43\dfrac{4}{3}
32\dfrac{3}{2}
Nivel de dificultad: 1460
Pista pequeña:
Halla BB resolviendo 3x−2y=13x - 2y = 1 junto con y=1y = 1.
Find BB by solving 3x−2y=13x - 2y = 1 together with y=1y = 1
Pista grande:
La distancia de AA a la recta ℓ2\ell_2 es 3,3, así que 12⋅BC⋅3=3\tfrac12\cdot BC\cdot 3 = 3 da BCBC.
The distance from AA to line ℓ2\ell_2 is 3,3, so 12⋅BC⋅3=3\tfrac12\cdot BC\cdot 3 = 3 gives BCBC
Solución:
Al resolver 3x−2y=13x - 2y = 1 con y=1y = 1 se obtiene B=(1,1).B = (1, 1). La distancia de A=(−1,−2)A = (-1, -2) a la recta y=1y = 1 es 3,3, así que 12⋅BC⋅3=3\tfrac12\cdot BC\cdot 3 = 3 da BC=2.BC = 2. Entonces C=(3,1)C = (3, 1) o C=(−1,1);C = (-1, 1); esta última hace que ℓ3\ell_3 sea vertical, así que C=(3,1)C = (3, 1) y la pendiente es 1−(−2)3−(−1)=34.\dfrac{1 - (-2)}{3 - (-1)} = \dfrac34. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
Solving 3x−2y=13x - 2y = 1 with y=1y = 1 gives B=(1,1).B = (1, 1). The distance from A=(−1,−2)A = (-1, -2) to the line y=1y = 1 is 3,3, so 12⋅BC⋅3=3\tfrac12\cdot BC\cdot 3 = 3 gives BC=2.BC = 2. Then C=(3,1)C = (3, 1) or C=(−1,1);C = (-1, 1); the latter makes ℓ3\ell_3 vertical, so C=(3,1)C = (3, 1) and the slope is 1−(−2)3−(−1)=34.\dfrac{1 - (-2)}{3 - (-1)} = \dfrac34. Thus, the correct answer is B.

9.

¿Cuál es la suma de los exponentes de los factores primos de la raíz cuadrada del mayor cuadrado perfecto que divide a 12!12!?
What is the sum of the exponents of the prime factors of the square root of the largest perfect square that divides 12!12!?
55
77
88
1010
1212
Nivel de dificultad: 1510
Pista pequeña:
Factoriza 12!=210⋅35⋅52⋅7⋅1112! = 2^{10}\cdot 3^5\cdot 5^2\cdot 7\cdot 11.
Factor 12!=210⋅35⋅52⋅7⋅1112! = 2^{10}\cdot 3^5\cdot 5^2\cdot 7\cdot 11
Pista grande:
El mayor divisor cuadrado conserva solo los exponentes pares; al dividirlos entre dos se obtiene la raíz cuadrada.
The largest square divisor keeps only even exponents; halving them gives the square root
Solución:
Como 12!=210⋅35⋅52⋅7⋅11,12! = 2^{10}\cdot 3^5\cdot 5^2\cdot 7\cdot 11, el mayor cuadrado perfecto que lo divide es 210⋅34⋅52,2^{10}\cdot 3^4\cdot 5^2, cuya raíz cuadrada es 25⋅32⋅5.2^5\cdot 3^2\cdot 5. Los exponentes suman 5+2+1=8.5 + 2 + 1 = 8. Por lo tanto, la respuesta correcta es C.
Since 12!=210⋅35⋅52⋅7⋅11,12! = 2^{10}\cdot 3^5\cdot 5^2\cdot 7\cdot 11, the largest perfect square dividing it is 210⋅34⋅52,2^{10}\cdot 3^4\cdot 5^2, whose square root is 25⋅32⋅5.2^5\cdot 3^2\cdot 5. The exponents sum to 5+2+1=8.5 + 2 + 1 = 8. Thus, the correct answer is C.

10.

Alex tiene 7575 fichas rojas y 7575 fichas azules. Hay un puesto donde Alex puede entregar dos fichas rojas y recibir a cambio una ficha plateada y una ficha azul, y otro puesto donde Alex puede entregar tres fichas azules y recibir a cambio una ficha plateada y una ficha roja. Alex sigue intercambiando fichas hasta que ya no sea posible ningún intercambio. ¿Cuántas fichas plateadas tendrá Alex al final?
Alex has 7575 red tokens and 7575 blue tokens. There is a booth where Alex can give two red tokens and receive in return a silver token and a blue token, and another booth where Alex can give three blue tokens and receive in return a silver token and a red token. Alex continues to exchange tokens until no more exchanges are possible. How many silver tokens will Alex have at the end?
6262
8282
8383
102102
103103
Nivel de dificultad: 1550
Pista pequeña:
Después de mm intercambios en el primer puesto y nn en el segundo, Alex tiene 75−(2m−n)75-(2m-n) fichas rojas y 75−(3n−m)75-(3n-m) fichas azules.
After mm exchanges at the first booth and nn at the second, Alex has 75−(2m−n)75-(2m-n) red and 75−(3n−m)75-(3n-m) blue tokens
Pista grande:
Los intercambios se detienen cuando quedan menos de 22 rojas y menos de 33 azules; el número de plateadas es m+nm+n.
Exchanges stop when fewer than 22 red and fewer than 33 blue remain; the silver count is m+nm+n
Solución:
Después de mm intercambios en el puesto rojo y nn en el azul, Alex tiene 75−(2m−n)75 - (2m - n) fichas rojas, 75−(3n−m)75-(3n-m) fichas azules y m+nm+n fichas plateadas. Al terminar, la cantidad roja es 00 o 1,1, y la azul es 0,1,0,1, o 2.2. Resolver las ecuaciones en estos seis casos deja solo (m,n)=(59,44),(m,n)=(59,44), con estado final (1,2),(1,2), o (m,n)=(60,45),(m,n)=(60,45), con estado final (0,0).(0,0). Este último es inalcanzable: su intercambio final tendría que comenzar en (−1,3)(-1,3) o (2,−1).(2,-1). Por tanto, Alex termina con 59+44=10359+44=103 fichas plateadas. Por lo tanto, la respuesta correcta es E.
After mm red-booth and nn blue-booth exchanges, Alex has 75−(2m−n)75 - (2m - n) red tokens, 75−(3n−m)75-(3n-m) blue tokens, and m+nm+n silver tokens. At termination the red count is 00 or 1,1, and the blue count is 0,1,0,1, or 2.2. Solving the token equations over these six cases leaves only (m,n)=(59,44),(m,n)=(59,44), ending at (1,2),(1,2), or (m,n)=(60,45),(m,n)=(60,45), ending at (0,0).(0,0). The latter is unreachable: its final exchange would have to start at either (−1,3)(-1,3) or (2,−1).(2,-1). Hence Alex finishes with 59+44=10359+44=103 silver tokens. Thus, the correct answer is E.

11.

Dos abejas parten del mismo lugar y vuelan a la misma velocidad en las siguientes direcciones. La abeja AA viaja 11 pie al norte, luego 11 pie al este, luego 11 pie hacia arriba, y después sigue repitiendo este patrón. La abeja BB viaja 11 pie al sur, luego 11 pie al oeste, y después sigue repitiendo este patrón. ¿En qué direcciones viajan las abejas cuando están exactamente a 1010 pies una de otra?
Two bees start at the same spot and fly at the same rate in the following directions. Bee AA travels 11 foot north, then 11 foot east, then 11 foot upwards, and then continues to repeat this pattern. Bee BB travels 11 foot south, then 11 foot west, and then continues to repeat this pattern. In what directions are the bees traveling when they are exactly 1010 feet away from each other?
AA al este, BB al oeste
AA east, BB west
AA al norte, BB al sur
AA north, BB south
AA al norte, BB al oeste
AA north, BB west
AA hacia arriba, BB al sur
AA up, BB south
AA hacia arriba, BB al oeste
AA up, BB west
Nivel de dificultad: 1610
Pista pequeña:
Usa coordenadas con este, norte y arriba como x,y,z;x, y, z; las abejas solo se alejan más con el tiempo.
Use coordinates with east, north, up as x,y,z;x, y, z; the bees only get farther apart over time
Pista grande:
Calcula la distancia justo antes y justo después de cada pie para encontrar dónde cruza 1010.
Compute the distance right before and right after each foot to find where it crosses 1010
Solución:
Toma este, norte y arriba como x,y,z.x, y, z. Después de 77 pies la abeja AA está en (2,3,2)(2, 3, 2) y la abeja BB está en (−3,−4,0),(-3, -4, 0), a una distancia 78<10.\sqrt{78} \lt 10. En el siguiente pie la abeja AA se mueve al este hasta (3,3,2)(3, 3, 2) y la abeja BB se mueve al oeste hasta (−4,−4,0),(-4, -4, 0), a una distancia 102>10.\sqrt{102} \gt 10. Así que pasan por una separación de 1010 pies mientras AA va al este y BB va al oeste. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.
Take east, north, up as x,y,z.x, y, z. After 77 feet bee AA is at (2,3,2)(2, 3, 2) and bee BB is at (−3,−4,0),(-3, -4, 0), a distance 78<10.\sqrt{78} \lt 10. On the next foot bee AA moves east to (3,3,2)(3, 3, 2) and bee BB moves west to (−4,−4,0),(-4, -4, 0), a distance 102>10.\sqrt{102} \gt 10. So they pass through 1010 feet apart while AA heads east and BB heads west. Thus, the correct answer is A.

12.

Las ciudades A,A, B,B, C,C, D,D, y EE están conectadas por los caminos AB,AB, AD,AD, AE,AE, BC,BC, BD,BD, CD,CD, y DE.DE. ¿Cuántas rutas diferentes hay desde AA hasta BB que usan cada camino exactamente una vez? (Tal ruta necesariamente visitará algunas ciudades más de una vez.)
Cities A,A, B,B, C,C, D,D, and EE are connected by roads AB,AB, AD,AD, AE,AE, BC,BC, BD,BD, CD,CD, and DE.DE. How many different routes are there from AA to BB that use each road exactly once? (Such a route will necessarily visit some cities more than once.)
77
99
1212
1616
1818
Nivel de dificultad: 1670
Pista pequeña:
Las ciudades CC y EE tocan cada una solo dos caminos, así que se comportan como desvíos en las conexiones AA-DD y BB-DD.
Cities CC and EE each touch only two roads, so they behave like detours on the AA–DD and BB–DD connections
Pista grande:
Cuenta los recorridos desde AA hasta BB en el grafo reducido, luego multiplica por las opciones independientes de desvío.
Count the trails from AA to BB on the reduced graph, then multiply by the independent detour choices
Solución:
La ciudad EE (caminos AE,DEAE, DE) es un desvío en un trayecto AA-DD, y la ciudad CC (caminos BC,CDBC, CD) es un desvío en un trayecto BB-DD. Al reemplazarlas se obtiene un grafo sobre A,B,DA, B, D con dos conexiones AA-DD, dos conexiones BB-DD, y un camino AA-BB. Los recorridos desde AA hasta BB que usan cada uno una vez son de 44 tipos: ABDADB,ABDADB, ADABDB,ADABDB, ADBADB,ADBADB, y ADBDAB.ADBDAB. Cada desvío (por E,E, por CC) puede tomarse en cualquiera de los dos pasos, así que cada tipo da 44 rutas reales, para 4⋅4=164\cdot 4 = 16 rutas. Por lo tanto, la respuesta correcta es D.
City EE (roads AE,DEAE, DE) is a detour on an AA–DD trip, and city CC (roads BC,CDBC, CD) is a detour on a BB–DD trip. Replace them to get a graph on A,B,DA, B, D with two AA–DD connections, two BB–DD connections, and one AA–BB road. The trails from AA to BB using each once are of 44 types: ABDADB,ABDADB, ADABDB,ADABDB, ADBADB,ADBADB, and ADBDAB.ADBDAB. Each detour (through E,E, through CC) can be taken on either passage, so each type gives 44 actual routes, for 4⋅4=164\cdot 4 = 16 routes. Thus, the correct answer is D.

13.

Los ángulos internos del cuadrilátero ABCDABCD forman una progresión aritmética. Los triángulos ABDABD y DCBDCB son semejantes, con ∠DBA=∠DCB\angle DBA = \angle DCB y ∠ADB=∠CBD.\angle ADB = \angle CBD. Además, los ángulos de cada uno de estos dos triángulos también forman una progresión aritmética. En grados, ¿cuál es la mayor suma posible de los dos ángulos más grandes de ABCDABCD?
The internal angles of quadrilateral ABCDABCD form an arithmetic progression. Triangles ABDABD and DCBDCB are similar with ∠DBA=∠DCB\angle DBA = \angle DCB and ∠ADB=∠CBD.\angle ADB = \angle CBD. Moreover, the angles in each of these two triangles also form an arithmetic progression. In degrees, what is the largest possible sum of the two largest angles of ABCD?ABCD?
210210
220220
230230
240240
250250
Nivel de dificultad: 1700
Pista pequeña:
Los ángulos de un triángulo forman una progresión aritmética exactamente cuando su ángulo del medio es 60∘60^\circ.
A triangle’s angles form an arithmetic progression exactly when its middle angle is 60∘60^\circ
Pista grande:
Sea ∠DBA=x\angle DBA = x y ∠ADB=y;\angle ADB = y; los cuatro ángulos de ABCDABCD resultan x,y,180−y,180−x,x, y, 180-y, 180-x, que deben formar una progresión aritmética con un ángulo del triángulo igual a 60∘60^\circ.
Let ∠DBA=x\angle DBA = x and ∠ADB=y;\angle ADB = y; the four angles of ABCDABCD become x,y,180−y,180−x,x, y, 180-y, 180-x, which must be an arithmetic progression with one triangle angle equal to 60∘60^\circ
Solución:
Los ángulos de un triángulo forman una progresión aritmética exactamente cuando el ángulo medio es 60∘.60^\circ. Con ∠DBA=x\angle DBA = x y ∠ADB=y,\angle ADB = y, los cuatro ángulos de ABCDABCD son x,y,180−y,180−x,x, y, 180 - y, 180-x, y también deben formar una progresión aritmética. En orden creciente son x,y,180−y,180−xx,y,180-y,180-x o x,180−y,y,180−x,x,180-y,y,180-x, lo que da 3y=x+1803y=x+180 o 3y=360−x.3y=360-x. Uno de los ángulos del triángulo x,y,180−x−yx,y,180-x-y es 60∘.60^\circ. Al sustituir quedan los conjuntos de ángulos (60,80,100,120)(60,80,100,120) y (45,75,105,135).(45,75,105,135). Los dos ángulos mayores suman como máximo 105+135=240.105 + 135 = 240. Así, la respuesta correcta es D.
The angles of a triangle form an arithmetic progression exactly when the middle one is 60∘.60^\circ. With ∠DBA=x\angle DBA = x and ∠ADB=y,\angle ADB = y, the four angles of ABCDABCD are x,y,180−y,180−x,x, y, 180 - y, 180-x, which must itself be an arithmetic progression. In increasing order they are either x,y,180−y,180−xx,y,180-y,180-x or x,180−y,y,180−x,x,180-y,y,180-x, giving 3y=x+1803y=x+180 or 3y=360−x.3y=360-x. One of the triangle angles x,y,180−x−yx,y,180-x-y is 60∘.60^\circ. Substitution leaves the angle sets (60,80,100,120)(60,80,100,120) and (45,75,105,135).(45,75,105,135). The two largest angles sum to at most 105+135=240.105 + 135 = 240. Thus, the correct answer is D.

14.

Dos sucesiones no decrecientes de enteros no negativos tienen primeros términos diferentes. Cada sucesión tiene la propiedad de que cada término a partir del tercero es la suma de los dos términos anteriores, y el séptimo término de cada sucesión es N.N. ¿Cuál es el menor valor posible de NN?
Two non-decreasing sequences of nonnegative integers have different first terms. Each sequence has the property that each term beginning with the third is the sum of the previous two terms, and the seventh term of each sequence is N.N. What is the smallest possible value of N?N?
5555
8989
104104
144144
273273
Nivel de dificultad: 1750
Pista pequeña:
En términos de los dos primeros términos a1,a2,a_1, a_2, el séptimo término es igual a 5a1+8a25a_1 + 8a_2.
In terms of the first two terms a1,a2,a_1, a_2, the seventh term equals 5a1+8a25a_1 + 8a_2
Pista grande:
Igualar los dos séptimos términos da 5(b1−a1)=8(a2−b2);5(b_1 - a_1) = 8(a_2 - b_2); como 55 y 88 son coprimos, se obliga a que b1−a1b_1 - a_1 sea múltiplo de 88.
Setting the two seventh terms equal gives 5(b1−a1)=8(a2−b2);5(b_1 - a_1) = 8(a_2 - b_2); coprimality of 55 and 88 forces b1−a1b_1 - a_1 to be a multiple of 88
Solución:
Una sucesión que empieza con a1,a2a_1, a_2 tiene séptimo término 5a1+8a2.5a_1 + 8a_2. Para las dos sucesiones, 5a1+8a2=5b1+8b2,5a_1 + 8a_2 = 5b_1 + 8b_2, así que 5(b1−a1)=8(a2−b2).5(b_1 - a_1) = 8(a_2 - b_2). Como gcd⁡(5,8)=1,\gcd(5, 8) = 1, necesitamos que b1−a1b_1 - a_1 sea múltiplo de 88 y que a2−b2a_2 - b_2 sea múltiplo de 5.5. Tomando a1<b1a_1 \lt b_1 con términos no decrecientes se obtiene a1≤b1−8≤b2−8≤a2−13.a_1 \le b_1 - 8 \le b_2 - 8 \le a_2 - 13. Eligiendo a1=0,a_1 = 0, b1=b2=8,b_1 = b_2 = 8, a2=13a_2 = 13 resulta N=5⋅0+8⋅13=104.N = 5\cdot 0 + 8\cdot 13 = 104. Por lo tanto, la respuesta correcta es C.
A sequence starting a1,a2a_1, a_2 has seventh term 5a1+8a2.5a_1 + 8a_2. For the two sequences, 5a1+8a2=5b1+8b2,5a_1 + 8a_2 = 5b_1 + 8b_2, so 5(b1−a1)=8(a2−b2).5(b_1 - a_1) = 8(a_2 - b_2). Since gcd⁡(5,8)=1,\gcd(5, 8) = 1, we need b1−a1b_1 - a_1 to be a multiple of 88 and a2−b2a_2 - b_2 to be a multiple of 5.5. Taking a1<b1a_1 \lt b_1 with nondecreasing terms gives a1≤b1−8≤b2−8≤a2−13.a_1 \le b_1 - 8 \le b_2 - 8 \le a_2 - 13. Choosing a1=0,a_1 = 0, b1=b2=8,b_1 = b_2 = 8, a2=13a_2 = 13 yields N=5⋅0+8⋅13=104.N = 5\cdot 0 + 8\cdot 13 = 104. Thus, the correct answer is C.

15.

El número 20132013 se expresa en la forma
2013=a1! a2!⋯am!b1! b2!⋯bn!, 2013 = \frac{a_1!\,a_2!\cdots a_m!}{b_1!\,b_2!\cdots b_n!},
donde a1≥a2≥⋯≥ama_1 \ge a_2 \ge \cdots \ge a_m y b1≥b2≥⋯≥bnb_1 \ge b_2 \ge \cdots \ge b_n son enteros positivos y a1+b1a_1 + b_1 es lo más pequeño posible. ¿Cuánto vale ∣a1−b1∣ |a_1 - b_1|\,?
The number 20132013 is expressed in the form
2013=a1! a2!⋯am!b1! b2!⋯bn!, 2013 = \frac{a_1!\,a_2!\cdots a_m!}{b_1!\,b_2!\cdots b_n!},
where a1≥a2≥⋯≥ama_1 \ge a_2 \ge \cdots \ge a_m and b1≥b2≥⋯≥bnb_1 \ge b_2 \ge \cdots \ge b_n are positive integers and a1+b1a_1 + b_1 is as small as possible. What is ∣a1−b1∣ ?|a_1 - b_1|\,?
11
22
33
44
55
Nivel de dificultad: 1840
Pista pequeña:
Factoriza 2013=3⋅11⋅61;2013 = 3\cdot 11\cdot 61; su mayor primo es 6161.
Factor 2013=3⋅11⋅61;2013 = 3\cdot 11\cdot 61; its largest prime is 6161
Pista grande:
Algún ai!a_i! debe alcanzar 61,61, así que a1≥61;a_1 \ge 61; pero 61!61! también contiene el primo 59,59, que debe cancelarse del denominador.
Some ai!a_i! must reach 61,61, so a1≥61;a_1 \ge 61; but 61!61! also contains the prime 59,59, which must be cancelled from the denominator
Solución:
Como 2013=3⋅11⋅61,2013 = 3\cdot 11\cdot 61, el numerador necesita un factorial de al menos 61!61! para aportar el primo 61,61, así que a1≥61.a_1 \ge 61. Pero 61!61! también tiene un factor 59,59, que 20132013 no tiene, así que el denominador necesita b1≥59.b_1 \ge 59. Por lo tanto a1+b1≥120,a_1 + b_1 \ge 120, alcanzado con a1=61,a_1 = 61, b1=59b_1 = 59 mediante 2013=61! 11! 3!59! 10! 5!.2013 = \dfrac{61!\,11!\,3!}{59!\,10!\,5!}. Entonces ∣a1−b1∣=2.|a_1 - b_1| = 2. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
Since 2013=3⋅11⋅61,2013 = 3\cdot 11\cdot 61, the numerator needs a factorial at least 61!61! to supply the prime 61,61, so a1≥61.a_1 \ge 61. But 61!61! also has a factor of 59,59, which 20132013 does not, so the denominator needs b1≥59.b_1 \ge 59. Thus a1+b1≥120,a_1 + b_1 \ge 120, attained by a1=61,a_1 = 61, b1=59b_1 = 59 via 2013=61! 11! 3!59! 10! 5!.2013 = \dfrac{61!\,11!\,3!}{59!\,10!\,5!}. Then ∣a1−b1∣=2.|a_1 - b_1| = 2. Thus, the correct answer is B.

16.

Sea ABCDEABCDE un pentágono convexo equiángulo de perímetro 1.1. Las intersecciones por pares de las rectas que prolongan los lados del pentágono determinan un polígono en forma de estrella de cinco puntas. Sea ss el perímetro de esta estrella. ¿Cuál es la diferencia entre el máximo y el mínimo valor posible de ss?
Let ABCDEABCDE be an equiangular convex pentagon of perimeter 1.1. The pairwise intersections of the lines that extend the sides of the pentagon determine a five-pointed star polygon. Let ss be the perimeter of this star. What is the difference between the maximum and the minimum possible values of s?s?
00
12\dfrac{1}{2}
5−12\dfrac{\sqrt5 - 1}{2}
5+12\dfrac{\sqrt5 + 1}{2}
5\sqrt5
Nivel de dificultad: 1890
Pista pequeña:
Cada ángulo interior de un pentágono equiángulo es 108∘,108^\circ, así que cada punta de la estrella es un triángulo isósceles con vértice de 36∘36^\circ.
Each interior angle of an equiangular pentagon is 108∘,108^\circ, so every point of the star is an isosceles triangle with a 36∘36^\circ apex
Pista grande:
Los dos lados iguales de cada punta de la estrella son el mismo múltiplo fijo cc del lado del pentágono sobre el que se apoya, así que el perímetro de la estrella es 2c2c veces el perímetro del pentágono.
Each star point’s two equal sides are the same fixed multiple cc of the pentagon side it sits on, so the star perimeter is 2c2c times the pentagon perimeter
Solución:
Un pentágono equiángulo tiene todos sus ángulos interiores 108∘,108^\circ, así que cada punta de la estrella es un triángulo isósceles con ángulos de la base 72∘72^\circ y vértice 36∘.36^\circ. Por la igualdad de los ángulos de la base, cada punta aporta dos lados que son el mismo múltiplo fijo cc del lado del pentágono sobre el que se apoya. Sumando sobre las cinco puntas, el perímetro de la estrella es igual a 2c⋅(perıˊmetro del pentaˊgono)=2c,2c\cdot(\text{perímetro del pentágono}) = 2c, independiente de las longitudes individuales de los lados. Así que ss es constante, y la diferencia entre su valor máximo y su valor mínimo es 0.0. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.
An equiangular pentagon has all interior angles 108∘,108^\circ, so each point of the star is an isosceles triangle with base angles 72∘72^\circ and apex 36∘.36^\circ. By the equal base angles, each point contributes two sides that are the same fixed multiple cc of the pentagon side it rests on. Summing over the five points, the star perimeter equals 2c⋅(pentagon perimeter)=2c,2c\cdot(\text{pentagon perimeter}) = 2c, independent of the individual side lengths. So ss is constant, and the difference between its maximum and minimum values is 0.0. Thus, the correct answer is A.

17.

Sean a,a, b,b, y cc números reales tales que
a+b+c=2 a + b + c = 2 y a2+b2+c2=12. a^2 + b^2 + c^2 = 12.
¿Cuál es la diferencia entre el máximo y el mínimo valor posible de cc?
Let a,a, b,b, and cc be real numbers such that
a+b+c=2 a + b + c = 2 and a2+b2+c2=12. a^2 + b^2 + c^2 = 12.
What is the difference between the maximum and minimum possible values of c?c?
22
103\dfrac{10}{3}
44
163\dfrac{16}{3}
203\dfrac{20}{3}
Nivel de dificultad: 1960
Pista pequeña:
Escribe a+b=2−ca + b = 2 - c y a2+b2=12−c2a^2 + b^2 = 12 - c^2.
Write a+b=2−ca + b = 2 - c and a2+b2=12−c2a^2 + b^2 = 12 - c^2
Pista grande:
Existen a,ba, b reales con una suma y una suma de cuadrados dadas si y solo si (a+b)2≤2(a2+b2)(a+b)^2 \le 2(a^2 + b^2).
Real a,ba, b with a given sum and sum of squares exist iff (a+b)2≤2(a2+b2)(a+b)^2 \le 2(a^2 + b^2)
Solución:
De las ecuaciones, a+b=2−ca + b = 2 - c y a2+b2=12−c2.a^2 + b^2 = 12 - c^2. Existen números reales a,ba, b con una suma y una suma de cuadrados dadas si y solo si (a+b)2≤2(a2+b2),(a + b)^2 \le 2(a^2 + b^2), es decir (2−c)2≤2(12−c2).(2 - c)^2 \le 2(12 - c^2). Esto se simplifica a (3c−10)(c+2)≤0,(3c - 10)(c + 2) \le 0, así que −2≤c≤103.-2 \le c \le \tfrac{10}{3}. La diferencia es 103−(−2)=163.\tfrac{10}{3} - (-2) = \tfrac{16}{3}. Por lo tanto, la respuesta correcta es D.
From the equations, a+b=2−ca + b = 2 - c and a2+b2=12−c2.a^2 + b^2 = 12 - c^2. Real numbers a,ba, b with a given sum and sum of squares exist iff (a+b)2≤2(a2+b2),(a + b)^2 \le 2(a^2 + b^2), i.e. (2−c)2≤2(12−c2).(2 - c)^2 \le 2(12 - c^2). This simplifies to (3c−10)(c+2)≤0,(3c - 10)(c + 2) \le 0, so −2≤c≤103.-2 \le c \le \tfrac{10}{3}. The difference is 103−(−2)=163.\tfrac{10}{3} - (-2) = \tfrac{16}{3}. Thus, the correct answer is D.

18.

Barbara y Jenna juegan el siguiente juego, en el que se turnan. Sobre una mesa hay cierta cantidad de monedas. Cuando es el turno de Barbara, debe quitar 22 o 44 monedas, a menos que quede una sola moneda, en cuyo caso pierde su turno. Cuando es el turno de Jenna, debe quitar 11 o 33 monedas. Un lanzamiento de moneda determina quién empieza. Quien quite la última moneda gana el juego. Supón que ambas jugadoras usan su mejor estrategia. ¿Quién ganará cuando el juego empieza con 20132013 monedas y cuando el juego empieza con 20142014 monedas?
Barbara and Jenna play the following game, in which they take turns. A number of coins lie on a table. When it is Barbara’s turn, she must remove 22 or 44 coins, unless only one coin remains, in which case she loses her turn. When it is Jenna’s turn, she must remove 11 or 33 coins. A coin flip determines who goes first. Whoever removes the last coin wins the game. Assume both players use their best strategy. Who will win when the game starts with 20132013 coins and when the game starts with 20142014 coins?
Barbara ganará con 20132013 monedas, y Jenna ganará con 20142014 monedas.
Barbara will win with 20132013 coins, and Jenna will win with 20142014 coins.
Jenna ganará con 20132013 monedas, y quien empiece ganará con 20142014 monedas.
Jenna will win with 20132013 coins, and whoever goes first will win with 20142014 coins.
Barbara ganará con 20132013 monedas, y quien vaya en segundo lugar ganará con 20142014 monedas.
Barbara will win with 20132013 coins, and whoever goes second will win with 20142014 coins.
Jenna ganará con 20132013 monedas, y Barbara ganará con 20142014 monedas.
Jenna will win with 20132013 coins, and Barbara will win with 20142014 coins.
Quien empiece ganará con 20132013 monedas, y quien vaya en segundo lugar ganará con 20142014 monedas.
Whoever goes first will win with 20132013 coins, and whoever goes second will win with 20142014 coins.
Nivel de dificultad: 2070
Pista pequeña:
Sigue el número de monedas módulo 55.
Track the number of coins modulo 55
Pista grande:
Jenna siempre puede restaurar un múltiplo de 55 después de su jugada, respondiendo al 22 de Barbara con 33 y a su 44 con 1;1; decide quién puede mantener el invariante para cada cantidad inicial.
Jenna can always restore a multiple of 55 after her move, answering Barbara’s 22 with 33 and her 44 with 1;1; decide who can maintain the invariant for each starting count
Solución:
Trabaja módulo 5.5. Con 2013≡32013 \equiv 3 monedas, Jenna gana de cualquier manera: si empieza, quita 33 para dejar un múltiplo de 5,5, luego responde al 22 de Barbara con 33 y al 44 con 11 para conservar múltiplos de 5,5, y finalmente toma la última moneda; si va en segundo lugar, mantiene la cantidad ≡3(mod5)\equiv 3 \pmod 5 hasta que Barbara queda atascada en 33 monedas, debe quitar 2,2, y le deja a Jenna la última moneda. Con 2014≡42014 \equiv 4 monedas, gana quien empiece: Jenna, si empieza, reduce al caso de 20132013, mientras que Barbara, si empieza, quita 44 y luego conserva múltiplos de 5.5. Esta es la opción B. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
Work modulo 5.5. With 2013≡32013 \equiv 3 coins, Jenna wins either way: going first she takes 33 to leave a multiple of 5,5, then answers Barbara’s 22 with 33 and 44 with 11 to keep multiples of 5,5, eventually taking the last coin; going second she keeps the count ≡3(mod5)\equiv 3 \pmod 5 until Barbara is stuck at 33 coins, must remove 2,2, and leaves Jenna the last coin. With 2014≡42014 \equiv 4 coins, whoever goes first wins: Jenna first reduces to the 20132013 case, while Barbara first takes 44 and then keeps multiples of 5.5. This is choice B. Thus, the correct answer is B.

19.

En el triángulo ABC,ABC, AB=13,AB = 13, BC=14,BC = 14, y CA=15.CA = 15. Los puntos distintos D,D, E,E, y FF están sobre los segmentos BC,BC, CA,CA, y DE,DE, respectivamente, de modo que AD⊥BC,AD \perp BC, DE⊥AC,DE \perp AC, y AF⊥BF.AF \perp BF. La longitud del segmento DFDF se puede escribir como mn,\dfrac{m}{n}, donde mm y nn son enteros positivos primos entre sí. ¿Cuánto vale m+nm + n?
In triangle ABC,ABC, AB=13,AB = 13, BC=14,BC = 14, and CA=15.CA = 15. Distinct points D,D, E,E, and FF lie on segments BC,BC, CA,CA, and DE,DE, respectively, such that AD⊥BC,AD \perp BC, DE⊥AC,DE \perp AC, and AF⊥BF.AF \perp BF. The length of segment DFDF can be written as mn,\dfrac{m}{n}, where mm and nn are relatively prime positive integers. What is m+n?m + n?
1818
2121
2424
2727
3030
Nivel de dificultad: 2140
Pista pequeña:
La altura ADAD en el triángulo 1313-1414-1515 da BD=5,BD = 5, CD=9,CD = 9, AD=12AD = 12.
The altitude ADAD in the 1313-1414-1515 triangle gives BD=5,BD = 5, CD=9,CD = 9, AD=12AD = 12
Pista grande:
Como ∠AFB=∠ADB=90∘,\angle AFB = \angle ADB = 90^\circ, los puntos A,B,D,FA, B, D, F son concíclicos; usa triángulos rectángulos semejantes para hallar FE,FE, y luego DF=DE−FEDF = DE - FE.
Since ∠AFB=∠ADB=90∘,\angle AFB = \angle ADB = 90^\circ, points A,B,D,FA, B, D, F are concyclic; use similar right triangles to find FE,FE, then DF=DE−FEDF = DE - FE
Solución:
La altura desde AA hasta BCBC da BD=5,BD = 5, CD=9,CD = 9, AD=12.AD = 12. Como DE⊥AC,DE \perp AC, el triángulo AED∼ADC,AED \sim ADC, lo que da DE=365DE = \tfrac{36}{5} y AE=485.AE = \tfrac{48}{5}. Como ∠AFB=∠ADB=90∘,\angle AFB = \angle ADB = 90^\circ, el cuadrilátero ABDFABDF es cíclico, así que ∠ABD=∠AFE,\angle ABD = \angle AFE, haciendo semejantes los triángulos rectángulos ABDABD y AFEAFE: FE5=48512,\dfrac{FE}{5} = \dfrac{\frac{48}{5}}{12}, así que FE=4.FE = 4. Por lo tanto DF=DE−FEDF = DE - FE =365−4= \tfrac{36}{5} - 4 =165,= \tfrac{16}{5}, y m+n=21.m + n = 21. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
The altitude from AA to BCBC gives BD=5,BD = 5, CD=9,CD = 9, AD=12.AD = 12. Because DE⊥AC,DE \perp AC, triangle AED∼ADC,AED \sim ADC, giving DE=365DE = \tfrac{36}{5} and AE=485.AE = \tfrac{48}{5}. Since ∠AFB=∠ADB=90∘,\angle AFB = \angle ADB = 90^\circ, quadrilateral ABDFABDF is cyclic, so ∠ABD=∠AFE,\angle ABD = \angle AFE, making right triangles ABDABD and AFEAFE similar: FE5=48512,\dfrac{FE}{5} = \dfrac{\frac{48}{5}}{12}, so FE=4.FE = 4. Hence DF=DE−FEDF = DE - FE =365−4= \tfrac{36}{5} - 4 =165,= \tfrac{16}{5}, and m+n=21.m + n = 21. Thus, the correct answer is B.

20.

Para 135∘<x<180∘,135^\circ \lt x \lt 180^\circ, los puntos P=(cos⁡x,cos⁡2x),P = (\cos x, \cos^2 x), Q=(cot⁡x,cot⁡2x),Q = (\cot x, \cot^2 x), R=(sin⁡x,sin⁡2x),R = (\sin x, \sin^2 x), y S=(tan⁡x,tan⁡2x)S = (\tan x, \tan^2 x) son los vértices de un trapecio. ¿Cuánto vale sin⁡(2x)\sin(2x)?
For 135∘<x<180∘,135^\circ \lt x \lt 180^\circ, points P=(cos⁡x,cos⁡2x),P = (\cos x, \cos^2 x), Q=(cot⁡x,cot⁡2x),Q = (\cot x, \cot^2 x), R=(sin⁡x,sin⁡2x),R = (\sin x, \sin^2 x), and S=(tan⁡x,tan⁡2x)S = (\tan x, \tan^2 x) are the vertices of a trapezoid. What is sin⁡(2x)?\sin(2x)?
2−222 - 2\sqrt2
33−63\sqrt3 - 6
32−53\sqrt2 - 5
−34-\dfrac{3}{4}
1−31 - \sqrt3
Nivel de dificultad: 2270
Pista pequeña:
Los cuatro puntos están en la parábola y=t2;y = t^2; la pendiente de la cuerda que une los parámetros t1t_1 y t2t_2 es t1+t2t_1 + t_2.
All four points lie on the parabola y=t2;y = t^2; the slope of the chord joining parameters t1t_1 and t2t_2 is t1+t2t_1 + t_2
Pista grande:
En este rango los lados paralelos deben ser QRQR y PS,PS, así que cot⁡x+sin⁡x=tan⁡x+cos⁡x\cot x + \sin x = \tan x + \cos x.
On this range the parallel sides must be QRQR and PS,PS, so cot⁡x+sin⁡x=tan⁡x+cos⁡x\cot x + \sin x = \tan x + \cos x
Solución:
Cada punto (t,t2)(t, t^2) está en y=t2,y = t^2, y la cuerda que pasa por los parámetros t1,t2t_1, t_2 tiene pendiente t1+t2.t_1 + t_2. Para 135∘<x<180∘,135^\circ \lt x \lt 180^\circ, tanto cos⁡x\cos x como tan⁡x\tan x están entre cot⁡x\cot x y sin⁡x,\sin x, así que PP y SS quedan entre QQ y RR y los lados paralelos son QRQR y PS.PS. La igualdad de pendientes da cot⁡x+sin⁡x=tan⁡x+cos⁡x.\cot x + \sin x = \tan x + \cos x. Multiplicando por sin⁡xcos⁡x\sin x\cos x y simplificando se obtiene cos⁡x+sin⁡x−sin⁡xcos⁡x=0.\cos x + \sin x - \sin x\cos x = 0. Elevando al cuadrado y usando 2sin⁡xcos⁡x=sin⁡2x2\sin x\cos x = \sin 2x se obtiene 1+sin⁡2x=14sin⁡22x,1 + \sin 2x = \tfrac14\sin^2 2x, cuya única raíz en (−1,1)(-1, 1) es sin⁡2x=2−22.\sin 2x = 2 - 2\sqrt2. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.
Each point (t,t2)(t, t^2) lies on y=t2,y = t^2, and the chord through parameters t1,t2t_1, t_2 has slope t1+t2.t_1 + t_2. For 135∘<x<180∘,135^\circ \lt x \lt 180^\circ, both cos⁡x\cos x and tan⁡x\tan x lie between cot⁡x\cot x and sin⁡x,\sin x, so PP and SS sit between QQ and RR and the parallel sides are QRQR and PS.PS. Equal slopes give cot⁡x+sin⁡x=tan⁡x+cos⁡x.\cot x + \sin x = \tan x + \cos x. Multiplying by sin⁡xcos⁡x\sin x\cos x and simplifying yields cos⁡x+sin⁡x−sin⁡xcos⁡x=0.\cos x + \sin x - \sin x\cos x = 0. Squaring and using 2sin⁡xcos⁡x=sin⁡2x2\sin x\cos x = \sin 2x gives 1+sin⁡2x=14sin⁡22x,1 + \sin 2x = \tfrac14\sin^2 2x, whose only root in (−1,1)(-1, 1) is sin⁡2x=2−22.\sin 2x = 2 - 2\sqrt2. Thus, the correct answer is A.

21.

Considera el conjunto de 3030 parábolas definidas como sigue: todas las parábolas tienen como foco el punto (0,0)(0, 0) y las rectas directrices tienen la forma y=ax+by = ax + b con aa y bb enteros tales que a∈{−2,−1,0,1,2}a \in \{-2, -1, 0, 1, 2\} y b∈{−3,−2,−1,1,2,3}.b \in \{-3, -2, -1, 1, 2, 3\}. Ninguna terna de estas parábolas tiene un punto común. ¿Cuántos puntos del plano están en dos de estas parábolas?
Consider the set of 3030 parabolas defined as follows: all parabolas have as focus the point (0,0)(0, 0) and the directrix lines have the form y=ax+by = ax + b with aa and bb integers such that a∈{−2,−1,0,1,2}a \in \{-2, -1, 0, 1, 2\} and b∈{−3,−2,−1,1,2,3}.b \in \{-3, -2, -1, 1, 2, 3\}. No three of these parabolas have a common point. How many points in the plane are on two of these parabolas?
720720
760760
810810
840840
870870
Nivel de dificultad: 2360
Pista pequeña:
Dos parábolas que comparten un foco se cortan en 22 puntos, salvo que sus directrices sean paralelas y el foco no esté entre ellas.
Two parabolas sharing a focus meet in 22 points unless their directrices are parallel with the focus not between them
Pista grande:
De todos los (302)\binom{30}{2} pares, resta los que no se cortan: pendiente igual e interceptos en yy del mismo signo.
From all (302)\binom{30}{2} pairs, subtract the non-intersecting ones: equal slope and same-sign yy-intercepts
Solución:
Dos parábolas con foco común OO se cortan en exactamente 22 puntos, salvo cuando sus directrices son paralelas y OO queda fuera de la franja entre ellas, en cuyo caso no se cortan. Los pares que no se cortan tienen directrices de igual pendiente e interceptos en yy del mismo signo. Hay 55 pendientes, y para cada una, 2(32)=62\binom{3}{2} = 6 pares de interceptos del mismo signo. Como cada par que se corta lo hace en 22 puntos y ningún punto está en tres parábolas, el total es 2((302)−5⋅6)2\left(\binom{30}{2} - 5\cdot 6\right) =2(435−30)= 2(435 - 30) =810.= 810. Por lo tanto, la respuesta correcta es C.
Two parabolas with common focus OO meet in exactly 22 points, except when their directrices are parallel and OO lies outside the strip between them, in which case they do not meet. The non-intersecting pairs have directrices of equal slope and yy-intercepts of the same sign. There are 55 slopes, and for each, 2(32)=62\binom{3}{2} = 6 same-sign intercept pairs. Since every intersecting pair meets in 22 points and no point lies on three parabolas, the total is 2((302)−5⋅6)2\left(\binom{30}{2} - 5\cdot 6\right) =2(435−30)= 2(435 - 30) =810.= 810. Thus, the correct answer is C.

22.

Sean m>1m \gt 1 y n>1n \gt 1 enteros. Supón que el producto de las soluciones en xx de la ecuación
8(log⁡nx)(log⁡mx)−7log⁡nx−6log⁡mx−2013=0 \begin{aligned} &8(\log_n x)(\log_m x) - 7\log_n x \\ &\quad {}- 6\log_m x - 2013 = 0 \end{aligned}
es el menor entero posible. ¿Cuánto vale m+nm + n?
Let m>1m \gt 1 and n>1n \gt 1 be integers. Suppose that the product of the solutions for xx of the equation
8(log⁡nx)(log⁡mx)−7log⁡nx−6log⁡mx−2013=0 \begin{aligned} &8(\log_n x)(\log_m x) - 7\log_n x \\ &\quad {}- 6\log_m x - 2013 = 0 \end{aligned}
is the smallest possible integer. What is m+n?m + n?
1212
2020
2424
4848
272272
Nivel de dificultad: 2400
Pista pequeña:
Usa log⁡nx=log⁡xlog⁡n\log_n x = \dfrac{\log x}{\log n} para convertir la ecuación en una cuadrática en log⁡x\log x.
Use log⁡nx=log⁡xlog⁡n\log_n x = \dfrac{\log x}{\log n} to turn the equation into a quadratic in log⁡x\log x
Pista grande:
El producto de las raíces satisface log⁡(x1x2)\log(x_1 x_2) =18(7log⁡m+6log⁡n),= \tfrac18(7\log m + 6\log n), así que (x1x2)8=m7n6;(x_1 x_2)^8 = m^7 n^6; minimiza este entero.
The product of the roots satisfies log⁡(x1x2)\log(x_1 x_2) =18(7log⁡m+6log⁡n),= \tfrac18(7\log m + 6\log n), so (x1x2)8=m7n6;(x_1 x_2)^8 = m^7 n^6; minimize this integer
Solución:
Al escribir log⁡nx=log⁡xlog⁡n\log_n x = \tfrac{\log x}{\log n} y log⁡mx=log⁡xlog⁡m,\log_m x = \tfrac{\log x}{\log m}, la ecuación se convierte en una cuadrática en log⁡x\log x cuyas raíces suman log⁡(x1x2)\log(x_1 x_2) =18(7log⁡m+6log⁡n).= \tfrac18(7\log m + 6\log n). Por tanto, N8=m7n6,N^8=m^7n^6, donde N=x1x2.N=x_1x_2. Para cada primo que divide a mn,mn, sean a,ba,b sus exponentes en m,n,m,n, respectivamente. Entonces 7a+6b≡0(mod8).7a+6b\equiv0\pmod8. Es imposible que aa sea impar. Si a=0,a=0, entonces bb es múltiplo de 44 y este primo aporta al menos un factor p3,p^3, pero algún otro primo debe dividir a m.m. Si a≡0(mod8)a\equiv0\pmod8 es positivo, su aporte a NN es al menos p7;p^7; si a≡2(mod8),a\equiv2\pmod8, entonces b≡3(mod4)b\equiv3\pmod4 y el menor aporte es p4.p^4. Cualquier otro valor positivo y par de aa produce un aporte mayor. Así, el mínimo usa únicamente p=2p=2 con (a,b)=(2,3),(a,b)=(2,3), lo que da N=16,N=16, m=4,m=4, y n=8.n=8. Por tanto, m+n=12.m+n=12. Así, la respuesta correcta es A.
Writing log⁡nx=log⁡xlog⁡n\log_n x = \tfrac{\log x}{\log n} and log⁡mx=log⁡xlog⁡m,\log_m x = \tfrac{\log x}{\log m}, the equation becomes a quadratic in log⁡x\log x whose roots sum to log⁡(x1x2)\log(x_1 x_2) =18(7log⁡m+6log⁡n).= \tfrac18(7\log m + 6\log n). Hence N8=m7n6,N^8=m^7n^6, where N=x1x2.N=x_1x_2. For each prime dividing mn,mn, let its exponents in m,nm,n be a,b.a,b. Then 7a+6b≡0(mod8).7a+6b\equiv0\pmod8. An odd aa is impossible. If a=0,a=0, then bb is a multiple of 44 and this prime contributes at least p3,p^3, but some other prime must divide m.m. If a≡0(mod8)a\equiv0\pmod8 is positive, its contribution to NN is at least p7;p^7; if a≡2(mod8),a\equiv2\pmod8, then b≡3(mod4)b\equiv3\pmod4 and the least contribution is p4.p^4. Every other positive even aa gives more. Thus the minimum uses only p=2p=2 with (a,b)=(2,3),(a,b)=(2,3), giving N=16,N=16, m=4,m=4, and n=8.n=8. So m+n=12.m+n=12. Thus, the correct answer is A.

23.

Bernardo elige un entero positivo de tres dígitos NN y escribe en un pizarrón tanto su representación en base 55 como en base 66. Más tarde LeRoy ve los dos números que Bernardo ha escrito. Tratando los dos números como enteros en base 1010, los suma para obtener un entero S.S. Por ejemplo, si N=749,N = 749, Bernardo escribe los números 10,44410{,}444 y 3,245,3{,}245, y LeRoy obtiene la suma S=13,689.S = 13{,}689. ¿Para cuántas elecciones de NN los dos dígitos más a la derecha de S,S, en orden, son los mismos que los de 2N2N?
Bernardo chooses a three-digit positive integer NN and writes both its base-55 and base-66 representations on a blackboard. Later LeRoy sees the two numbers Bernardo has written. Treating the two numbers as base-1010 integers, he adds them to obtain an integer S.S. For example, if N=749,N = 749, Bernardo writes the numbers 10,44410{,}444 and 3,245,3{,}245, and LeRoy obtains the sum S=13,689.S = 13{,}689. For how many choices of NN are the two rightmost digits of S,S, in order, the same as those of 2N?2N?
55
1010
1515
2020
2525
Nivel de dificultad: 2510
Pista pequeña:
Como lcm(52,62,102)=900,\mathrm{lcm}(5^2, 6^2, 10^2) = 900, la condición depende solo de N mod 900,N \bmod 900, así que deja que NN varíe de 00 a 899899.
Since lcm(52,62,102)=900,\mathrm{lcm}(5^2, 6^2, 10^2) = 900, the condition depends only on N mod 900,N \bmod 900, so let NN range from 00 to 899899
Pista grande:
Igualar los últimos dígitos obliga a que los dígitos de las unidades en base 55 y en base 66 sean iguales; trabajando módulo 100100 se determinan los pares permitidos de los dos últimos dígitos.
Matching last digits forces the base-55 and base-66 units digits equal; working modulo 100100 pins down the allowed last-two-digit pairs
Solución:
Como lcm(25,36,100)=900,\mathrm{lcm}(25, 36, 100) = 900, la condición sobre NN depende solo de N mod 900,N \bmod 900, así que consideramos 0≤N≤899.0 \le N \le 899. Sean a1,a0a_1, a_0 los dos últimos dígitos en base 55, y sean b1,b0b_1,b_0 los dos últimos dígitos en base 6.6. Módulo 10,10, la igualdad deseada y N≡a0(mod5)N\equiv a_0\pmod5 obligan a que a0=b0.a_0=b_0. El teorema chino del resto, aplicado módulo 2525 y 3636, da entonces N≡180a1+150b1+a0(mod900). \begin{aligned} N&\equiv180a_1+150b_1 \\ &\quad {}+a_0\pmod{900}. \end{aligned} Al comparar el doble de este residuo módulo 100100 con el número decimal 10(a1+b1)+a0+b010(a_1+b_1)+a_0+b_0, se obtiene 5a1≡b1(mod10).5a_1\equiv b_1\pmod{10}. Por tanto, los pares válidos son exactamente (0,0),(2,0),(4,0),(1,5),(3,5).(0,0),(2,0),(4,0),(1,5),(3,5). Cada uno se combina con 55 valores de a0a_0 (0≤a0≤4),(0 \le a_0 \le 4), lo que da 2525 valores de N.N. Así, la respuesta correcta es E.
Because lcm(25,36,100)=900,\mathrm{lcm}(25, 36, 100) = 900, the condition on NN depends only on N mod 900,N \bmod 900, so consider 0≤N≤899.0 \le N \le 899. Let the last two base-55 digits be a1,a0a_1, a_0 and the last two base-66 digits be b1,b0.b_1,b_0. Modulo 10,10, the desired equality and N≡a0(mod5)N\equiv a_0\pmod5 force a0=b0.a_0=b_0. The Chinese Remainder Theorem applied modulo 2525 and 3636 then gives N≡180a1+150b1+a0(mod900). \begin{aligned} N&\equiv180a_1+150b_1 \\ &\quad {}+a_0\pmod{900}. \end{aligned} Comparing twice this residue modulo 100100 with the decimal number 10(a1+b1)+a0+b010(a_1+b_1)+a_0+b_0 reduces to 5a1≡b1(mod10).5a_1\equiv b_1\pmod{10}. Hence the valid pairs are exactly (0,0),(2,0),(4,0),(1,5),(3,5).(0,0),(2,0),(4,0),(1,5),(3,5). Each combines with 55 choices of a0a_0 (0≤a0≤4),(0 \le a_0 \le 4), giving 2525 values of N.N. Thus, the correct answer is E.

24.

Sea ABCABC un triángulo donde MM es el punto medio de AC,AC, y CNCN es la bisectriz del ∠ACB\angle ACB con NN sobre AB.AB. Sea XX la intersección de la mediana BMBM y la bisectriz CN.CN. Además △BXN\triangle BXN es equilátero y AC=2.AC = 2. ¿Cuánto vale BN2BN^2?
Let ABCABC be a triangle where MM is the midpoint of AC,AC, and CNCN is the angle bisector of ∠ACB\angle ACB with NN on AB.AB. Let XX be the intersection of the median BMBM and the bisector CN.CN. In addition △BXN\triangle BXN is equilateral and AC=2.AC = 2. What is BN2?BN^2?
10−627\dfrac{10 - 6\sqrt2}{7}
29\dfrac{2}{9}
52−338\dfrac{5\sqrt2 - 3\sqrt3}{8}
26\dfrac{\sqrt2}{6}
33−45\dfrac{3\sqrt3 - 4}{5}
Nivel de dificultad: 2600
Pista pequeña:
Sea α=∠ACN\alpha = \angle ACN y x=BN;x = BN; el triángulo equilátero da ∠BXC=∠CNA=120∘\angle BXC = \angle CNA = 120^\circ.
Let α=∠ACN\alpha = \angle ACN and x=BN;x = BN; the equilateral triangle gives ∠BXC=∠CNA=120∘\angle BXC = \angle CNA = 120^\circ
Pista grande:
Los triángulos semejantes dan BC=2BC = \sqrt2 y CX=(2+1)x;CX = (\sqrt2 + 1)x; luego aplica la Ley de Cosenos en △BCX\triangle BCX.
Similar triangles yield BC=2BC = \sqrt2 and CX=(2+1)x;CX = (\sqrt2 + 1)x; then apply the Law of Cosines in △BCX\triangle BCX
Solución:
Sea α=∠ACN=∠NCB\alpha = \angle ACN = \angle NCB y x=BN.x = BN. Como △BXN\triangle BXN es equilátero, ∠BXC=∠CNA=120∘,\angle BXC = \angle CNA = 120^\circ, lo que da △ABC∼△BMC\triangle ABC \sim \triangle BMC y △ANC∼△BXC.\triangle ANC \sim \triangle BXC. De la primera, con MC=12AC=1,MC = \tfrac12 AC = 1, obtenemos BC2=MCBC,\dfrac{BC}{2} = \dfrac{MC}{BC}, así que BC=2.BC = \sqrt2. De la segunda, CX=(2+1)x.CX = (\sqrt2 + 1)x. La Ley de Cosenos en △BCX\triangle BCX con ∠BXC=120∘\angle BXC = 120^\circ da 2=x22 = x^2 +(2+1)2x2+ (\sqrt2 + 1)^2 x^2 +(2+1)x2+ (\sqrt2 + 1)x^2 =(5+32)x2.= (5 + 3\sqrt2)x^2. Por lo tanto BN2=x2BN^2 = x^2 =25+32= \dfrac{2}{5 + 3\sqrt2} =10−627.= \dfrac{10 - 6\sqrt2}{7}. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.
Let α=∠ACN=∠NCB\alpha = \angle ACN = \angle NCB and x=BN.x = BN. Since △BXN\triangle BXN is equilateral, ∠BXC=∠CNA=120∘,\angle BXC = \angle CNA = 120^\circ, which gives △ABC∼△BMC\triangle ABC \sim \triangle BMC and △ANC∼△BXC.\triangle ANC \sim \triangle BXC. From the first, with MC=12AC=1,MC = \tfrac12 AC = 1, we get BC2=MCBC,\dfrac{BC}{2} = \dfrac{MC}{BC}, so BC=2.BC = \sqrt2. From the second, CX=(2+1)x.CX = (\sqrt2 + 1)x. The Law of Cosines in △BCX\triangle BCX with ∠BXC=120∘\angle BXC = 120^\circ gives 2=x22 = x^2 +(2+1)2x2+ (\sqrt2 + 1)^2 x^2 +(2+1)x2+ (\sqrt2 + 1)x^2 =(5+32)x2.= (5 + 3\sqrt2)x^2. Hence BN2=x2BN^2 = x^2 =25+32= \dfrac{2}{5 + 3\sqrt2} =10−627.= \dfrac{10 - 6\sqrt2}{7}. Thus, the correct answer is A.

25.

Sea GG el conjunto de polinomios de la forma
P(z)=zn+cn−1zn−1+⋯+c2z2+c1z+50, \begin{aligned} &P(z) = z^n + c_{n-1}z^{n-1} + \cdots \\ &\quad {}+ c_2 z^2 + c_1 z + 50, \end{aligned}
donde c1,c_1, c2,c_2, …,\ldots, cn−1c_{n-1} son enteros y P(z)P(z) tiene nn raíces distintas de la forma a+iba + ib con aa y bb enteros. ¿Cuántos polinomios hay en GG?
Let GG be the set of polynomials of the form
P(z)=zn+cn−1zn−1+⋯+c2z2+c1z+50, \begin{aligned} &P(z) = z^n + c_{n-1}z^{n-1} + \cdots \\ &\quad {}+ c_2 z^2 + c_1 z + 50, \end{aligned}
where c1,c_1, c2,c_2, …,\ldots, cn−1c_{n-1} are integers and P(z)P(z) has nn distinct roots of the form a+iba + ib with aa and bb integers. How many polynomials are in G?G?
288288
528528
576576
992992
10561056
Nivel de dificultad: 2720
Pista pequeña:
Los coeficientes reales emparejan las raíces no reales como conjugadas, así que P(z)P(z) se factoriza en piezas lineales (z−c)(z - c) y cuadráticas z2−2az+(a2+b2)z^2 - 2az + (a^2 + b^2), cada una con término constante que divide a 5050.
Real coefficients pair nonreal roots as conjugates, so P(z)P(z) factors into linear (z−c)(z - c) and quadratic z2−2az+(a2+b2)z^2 - 2az + (a^2 + b^2) pieces, each with constant term dividing 5050
Pista grande:
Para cada divisor dd de 50,50, cuenta los factores básicos de magnitud dd (soluciones de a2+b2=d,a^2 + b^2 = d, más z±dz \pm d), luego multiplica las opciones para que los términos constantes multipliquen a 5050.
For each divisor dd of 50,50, count the basic factors of magnitude dd (solutions of a2+b2=d,a^2 + b^2 = d, plus z±dz \pm d), then multiply choices so the constant terms multiply to 5050
Solución:
Como los coeficientes son reales, las raíces no reales aparecen en pares conjugados, así que P(z)P(z) se factoriza en factores lineales distintos (z−c)(z - c) con c∈Zc \in \mathbb{Z} y cuadráticos (z−(a+ib))(z−(a−ib))(z - (a+ib))(z - (a-ib)) =z2−2az+(a2+b2).= z^2 - 2az + (a^2 + b^2). El término constante de cada factor divide a 50.50. Para d=1,2,5,10,25,50,d=1,2,5,10,25,50, las cantidades de pares conjugados con a2+b2=da^2+b^2=d y b≠0b\ne0 son 1,2,4,4,5,6,1,2,4,4,5,6, respectivamente. Al añadir las dos opciones lineales z−d,z+dz-d,z+d se obtiene ∣B1∣=3,|B_1|=3, ∣B2∣=4,|B_2|=4, ∣B5∣=6,|B_5|=6, ∣B10∣=6,|B_{10}|=6, ∣B25∣=7,|B_{25}|=7, y ∣B50∣=8.|B_{50}|=8. Las particiones de 5050 en magnitudes de factores mayores que 11 son 50,25⋅2,10⋅5,50,25\cdot2,10\cdot5, y 5⋅5⋅2.5\cdot5\cdot2. Que las raíces sean distintas obliga, en el último caso, a elegir dos factores diferentes de B5B_5. Por último, al tener en cuenta la presencia libre de z+1z+1 y z2+1z^2+1 (con z−1z-1 forzado por el signo del producto restante), se obtiene 22(8+7⋅4+6⋅6+4(62))=4(8+28+36+60)=528. \begin{aligned} &2^2\left(8 + 7\cdot 4 + 6\cdot 6 + 4\binom{6}{2}\right) \\ &\quad = 4(8 + 28 + 36 + 60) = 528. \end{aligned} Por lo tanto, la respuesta correcta es B.
Since the coefficients are real, nonreal roots occur in conjugate pairs, so P(z)P(z) factors into distinct linear factors (z−c)(z - c) with c∈Zc \in \mathbb{Z} and quadratics (z−(a+ib))(z−(a−ib))(z - (a+ib))(z - (a-ib)) =z2−2az+(a2+b2).= z^2 - 2az + (a^2 + b^2). Each factor’s constant term divides 50.50. For d=1,2,5,10,25,50,d=1,2,5,10,25,50, the numbers of conjugate pairs with a2+b2=da^2+b^2=d and b≠0b\ne0 are 1,2,4,4,5,6,1,2,4,4,5,6, respectively. Adding the two linear choices z−d,z+dz-d,z+d gives ∣B1∣=3,|B_1|=3, ∣B2∣=4,|B_2|=4, ∣B5∣=6,|B_5|=6, ∣B10∣=6,|B_{10}|=6, ∣B25∣=7,|B_{25}|=7, and ∣B50∣=8.|B_{50}|=8. The factor-magnitude partitions of 5050 using values greater than 11 are 50,25⋅2,10⋅5,50,25\cdot2,10\cdot5, and 5⋅5⋅2.5\cdot5\cdot2. Distinct roots require choosing two different B5B_5 factors in the last case. Finally, account for the free presence of z+1z+1 and z2+1z^2+1 (with z−1z-1 forced by the sign of the remaining product), gives 22(8+7⋅4+6⋅6+4(62))=4(8+28+36+60)=528. \begin{aligned} &2^2\left(8 + 7\cdot 4 + 6\cdot 6 + 4\binom{6}{2}\right) \\ &\quad = 4(8 + 28 + 36 + 60) = 528. \end{aligned} Thus, the correct answer is B.