2014 AMC 12B Problema 24

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 24 del 2014 AMC 12B, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2014 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).

Conceptos:Teorema de Ptolomeocuerdapolinomio

Nivel de dificultad: 2650

24.

Sea ABCDEABCDE un pentágono inscrito en un círculo tal que AB=CD=3,AB = CD = 3, BC=DE=10,BC = DE = 10, y AE=14.AE = 14. La suma de las longitudes de todas las diagonales de ABCDEABCDE es igual a mn,\dfrac{m}{n}, donde mm y nn son enteros positivos primos entre sí. ¿Cuánto vale m+nm + n?

Let ABCDEABCDE be a pentagon inscribed in a circle such that AB=CD=3,AB = CD = 3, BC=DE=10,BC = DE = 10, and AE=14.AE = 14. The sum of the lengths of all diagonals of ABCDEABCDE is equal to mn,\dfrac{m}{n}, where mm and nn are relatively prime positive integers. What is m+n?m + n?

129129

247247

353353

391391

421421

Solución:

Como los arcos AB,CDAB, CD son iguales y los arcos BC,DEBC, DE son iguales, las cuerdas AC,BD,CEAC, BD, CE son todas iguales; sean x=AC=BD=CE,x = AC = BD = CE, y=AD,y = AD, y z=BE.z = BE.

El teorema de Ptolomeo en ABCD,ABCD, BCDE,BCDE, y ABDEABDE da 10y+9=x2,100+3z=x2,30+14x=yz. \begin{gathered} 10y + 9 = x^2, \\ \quad 100 + 3z = x^2, \\ \quad 30 + 14x = yz. \end{gathered} Resolver las dos primeras para yy y zz y sustituir en la tercera da x3109x420=0=(x12)(x+5)(x+7). \begin{gathered} x^3 - 109x - 420 = 0 \\ = (x-12)(x+5)(x+7). \end{gathered}

Así que x=12,x = 12, y=13510=272,y = \tfrac{135}{10} = \tfrac{27}{2}, y z=443.z = \tfrac{44}{3}. Las cinco diagonales son AC,BD,CE,AD,BE,AC, BD, CE, AD, BE, que suman 3x+y+z=36+272+443=3856. \begin{gathered} 3x + y + z = 36 \\ {}+ \tfrac{27}{2} + \tfrac{44}{3} \\ = \tfrac{385}{6}. \end{gathered}

Por lo tanto m+n=385+6=391,m + n = 385 + 6 = 391, y la respuesta correcta es D.

Because arcs AB,CDAB, CD are equal and arcs BC,DEBC, DE are equal, the chords AC,BD,CEAC, BD, CE are all equal; let x=AC=BD=CE,x = AC = BD = CE, y=AD,y = AD, and z=BE.z = BE.

Ptolemy's theorem on ABCD,ABCD, BCDE,BCDE, and ABDEABDE gives 10y+9=x2,100+3z=x2,30+14x=yz. \begin{gathered} 10y + 9 = x^2, \\ \quad 100 + 3z = x^2, \\ \quad 30 + 14x = yz. \end{gathered} Solving the first two for yy and zz and substituting into the third yields x3109x420=0=(x12)(x+5)(x+7). \begin{gathered} x^3 - 109x - 420 = 0 \\ = (x-12)(x+5)(x+7). \end{gathered}

So x=12,x = 12, y=13510=272,y = \tfrac{135}{10} = \tfrac{27}{2}, and z=443.z = \tfrac{44}{3}. The five diagonals are AC,BD,CE,AD,BE,AC, BD, CE, AD, BE, summing to 3x+y+z=36+272+443=3856. \begin{gathered} 3x + y + z = 36 \\ {}+ \tfrac{27}{2} + \tfrac{44}{3} \\ = \tfrac{385}{6}. \end{gathered}

Thus m+n=385+6=391,m + n = 385 + 6 = 391, and the correct answer is D.

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