Problemas del 2016 AMC 12B

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1.

¿Cuál es el valor de

2a1+a12a \frac{2a^{-1}+\frac{a^{-1}}{2}}{a}

cuando a=12a=\tfrac12?

What is the value of

2a1+a12a \frac{2a^{-1}+\frac{a^{-1}}{2}}{a}

when a=12?a=\tfrac12?

11

22

52\dfrac52

1010

2020

Respuesta: D
Conceptos:exponenteorden de las operaciones

Nivel de dificultad: 920

Solución:

Con a=12,a=\tfrac12, tenemos a1=2.a^{-1}=2. El numerador es 22+22=4+1=5,2\cdot2+\dfrac{2}{2}=4+1=5, y al dividir entre a=12a=\tfrac12 se obtiene 51/2=10.\dfrac{5}{1/2}=10.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

With a=12,a=\tfrac12, we have a1=2.a^{-1}=2. The numerator is 22+22=4+1=5,2\cdot2+\dfrac{2}{2}=4+1=5, and dividing by a=12a=\tfrac12 gives 51/2=10.\dfrac{5}{1/2}=10.

Thus, the correct answer is D.

2.

La media armónica de dos números puede calcularse como el doble de su producto dividido entre su suma. ¿A qué entero se aproxima más la media armónica de 11 y 20162016?

The harmonic mean of two numbers can be computed as twice their product divided by their sum. The harmonic mean of 11 and 20162016 is closest to which integer?

22

4545

504504

10081008

20152015

Respuesta: A

Nivel de dificultad: 1020

Solución:

La media armónica es 2120161+2016=40322017.\dfrac{2\cdot1\cdot2016}{1+2016}=\dfrac{4032}{2017}. Como 20162017\dfrac{2016}{2017} está muy cerca de 1,1, este valor está justo por debajo de 2,2, así que el entero más cercano es 2.2.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

The harmonic mean is 2120161+2016=40322017.\dfrac{2\cdot1\cdot2016}{1+2016}=\dfrac{4032}{2017}. Since 20162017\dfrac{2016}{2017} is very close to 1,1, this is just under 2,2, so the closest integer is 2.2.

Thus, the correct answer is A.

3.

Sea x=2016.x=-2016. ¿Cuál es el valor de

  xxx  x? \Big|\;\big|\,|x|-x\,\big|-|x|\;\Big|-x?

Let x=2016.x=-2016. What is the value of

  xxx  x? \Big|\;\big|\,|x|-x\,\big|-|x|\;\Big|-x?

2016-2016

00

20162016

40324032

60486048

Respuesta: D

Nivel de dificultad: 1130

Solución:

Como x=2016,x=-2016, x=2016.|x|=2016. La expresión más interna es xx=2016+2016=4032.|x|-x=2016+2016=4032. Luego 4032x=40322016\big|4032\big|-|x|=4032-2016 =2016,=2016, y el valor absoluto exterior deja 2016.2016. Por último, al restar xx se obtiene 2016(2016)=4032.2016-(-2016)=4032.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Since x=2016,x=-2016, x=2016.|x|=2016. The innermost expression is xx=2016+2016=4032.|x|-x=2016+2016=4032. Then 4032x=40322016\big|4032\big|-|x|=4032-2016 =2016,=2016, and the outer absolute value leaves 2016.2016. Finally subtracting xx gives 2016(2016)=4032.2016-(-2016)=4032.

Thus, the correct answer is D.

4.

La razón entre las medidas de dos ángulos agudos es 5:4,5:4, y el complemento de uno de estos dos ángulos es el doble del complemento del otro. ¿Cuál es la suma de las medidas, en grados, de los dos ángulos?

The ratio of the measures of two acute angles is 5:4,5:4, and the complement of one of these two angles is twice as large as the complement of the other. What is the sum of the degree measures of the two angles?

7575

9090

135135

150150

270270

Respuesta: C

Nivel de dificultad: 1200

Solución:

Sean los ángulos α<β\alpha\lt\beta con β=54α.\beta=\tfrac54\alpha. El complemento mayor corresponde al ángulo menor, así que 90α=2(90β)=18052α.90-\alpha=2(90-\beta)=180-\tfrac52\alpha. Esto da 32α=90,\tfrac32\alpha=90, por lo que α=60\alpha=60^\circ y β=75.\beta=75^\circ. La suma es 135.135^\circ.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Let the angles be α<β\alpha\lt\beta with β=54α.\beta=\tfrac54\alpha. The larger complement belongs to the smaller angle, so 90α=2(90β)=18052α.90-\alpha=2(90-\beta)=180-\tfrac52\alpha. This gives 32α=90,\tfrac32\alpha=90, so α=60\alpha=60^\circ and β=75.\beta=75^\circ. The sum is 135.135^\circ.

Thus, the correct answer is C.

5.

La Guerra de 1812 comenzó con una declaración de guerra el jueves 18 de junio de 1812. El tratado de paz que puso fin a la guerra se firmó 919919 días después, el 24 de diciembre de 1814. ¿En qué día de la semana se firmó el tratado?

The War of 1812 started with a declaration of war on Thursday, June 18, 1812. The peace treaty to end the war was signed 919919 days later, on December 24, 1814. On what day of the week was the treaty signed?

viernes

Friday

sábado

Saturday

domingo

Sunday

lunes

Monday

martes

Tuesday

Respuesta: B

Nivel de dificultad: 1200

Solución:

Como 919=7131+2,919=7\cdot131+2, el tratado se firmó 131131 semanas completas más 22 días después del jueves.

Dos días después del jueves es sábado. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Because 919=7131+2,919=7\cdot131+2, the treaty was signed 131131 full weeks plus 22 days after Thursday. Two days beyond Thursday is Saturday.

Thus, the correct answer is B.

6.

Los tres vértices del ABC\triangle ABC están sobre la parábola definida por y=x2,y=x^2, con AA en el origen y BC\overline{BC} paralelo al eje xx. El área del triángulo es 64.64. ¿Cuál es la longitud de BCBC?

All three vertices of ABC\triangle ABC lie on the parabola defined by y=x2,y=x^2, with AA at the origin and BC\overline{BC} parallel to the xx-axis. The area of the triangle is 64.64. What is the length of BC?BC?

44

66

88

1010

1616

Respuesta: C

Nivel de dificultad: 1350

Solución:

Sea el vértice del primer cuadrante (x,x2).(x,x^2). Por simetría, la base es BC=2xBC=2x y la altura es x2,x^2, así que 122xx2=x3=64.\tfrac12\cdot2x\cdot x^2=x^3=64. Por lo tanto, x=4x=4 y BC=2x=8.BC=2x=8.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Let the vertex in the first quadrant be (x,x2).(x,x^2). By symmetry the base is BC=2xBC=2x and the height is x2,x^2, so 122xx2=x3=64.\tfrac12\cdot2x\cdot x^2=x^3=64. Thus x=4x=4 and BC=2x=8.BC=2x=8.

Thus, the correct answer is C.

7.

Josh escribe los números 1,2,3,,99,100.1,2,3,\ldots,99,100. Tacha 1,1, salta el siguiente número (2),(2), tacha 3,3, y sigue saltando y tachando el siguiente número hasta el final de su lista. Luego vuelve al principio de su lista, tacha el primer número que queda (2),(2), salta el siguiente número (4),(4), tacha 6,6, salta 8,8, tacha 10,10, y así sucesivamente hasta el final. Josh continúa de esta manera hasta que solo queda un número. ¿Cuál es ese número?

Josh writes the numbers 1,2,3,,99,100.1,2,3,\ldots,99,100. He marks out 1,1, skips the next number (2),(2), marks out 3,3, and continues skipping and marking out the next number to the end of his list. Then he goes back to the start of his list, marks out the first remaining number (2),(2), skips the next number (4),(4), marks out 6,6, skips 8,8, marks out 10,10, and so on to the end. Josh continues in this manner until only one number remains. What is that number?

1313

3232

5656

6464

9696

Respuesta: D

Nivel de dificultad: 1440

Solución:

La primera pasada elimina los números impares y deja los múltiplos de 2.2. La segunda pasada elimina 2,6,10,,2,6,10,\ldots, dejando los múltiplos de 4.4. En general, después de la nn-ésima pasada solo quedan los múltiplos de 2n2^n. El número que sobrevive es la mayor potencia de 22 que no excede 100,100, que es 26=64.2^6=64.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

The first pass removes the odd numbers, leaving the multiples of 2.2. The second pass removes 2,6,10,,2,6,10,\ldots, leaving the multiples of 4.4. In general, after the nnth pass only the multiples of 2n2^n remain. The surviving number is the highest power of 22 not exceeding 100,100, which is 26=64.2^6=64.

Thus, the correct answer is D.

8.

Una lámina delgada de madera de densidad uniforme con forma de triángulo equilátero de lado 33 pulgadas pesa 1212 onzas. Una segunda lámina del mismo tipo de madera, con el mismo grosor y también con forma de triángulo equilátero, tiene lado 55 pulgadas. ¿Cuál de las siguientes opciones se aproxima más al peso, en onzas, de la segunda lámina?

A thin piece of wood of uniform density in the shape of an equilateral triangle with side length 33 inches weighs 1212 ounces. A second piece of the same type of wood, with the same thickness, also in the shape of an equilateral triangle, has side length 55 inches. Which of the following is closest to the weight, in ounces, of the second piece?

14.014.0

16.016.0

20.020.0

33.333.3

55.655.6

Respuesta: D
Solución:

El peso es proporcional al área, y el área escala con el cuadrado de la longitud del lado. El segundo lado es 53\tfrac53 veces el primero, así que su peso es 12(53)2=100333.312\cdot\left(\dfrac53\right)^2=\dfrac{100}{3}\approx33.3 onzas.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Weight is proportional to area, and area scales with the square of the side length. The second side is 53\tfrac53 times the first, so its weight is 12(53)2=100333.312\cdot\left(\dfrac53\right)^2=\dfrac{100}{3}\approx33.3 ounces.

Thus, the correct answer is D.

9.

Carl decidió cercar su jardín rectangular. Compró 2020 postes de cerca, colocó uno en cada una de las cuatro esquinas y distribuyó el resto uniformemente a lo largo de los bordes del jardín, dejando exactamente 44 yardas entre postes vecinos. El lado más largo de su jardín, incluidas las esquinas, tiene el doble de postes que el lado más corto, incluidas las esquinas. ¿Cuál es el área, en yardas cuadradas, del jardín de Carl?

Carl decided to fence in his rectangular garden. He bought 2020 fence posts, placed one on each of the four corners, and spaced out the rest evenly along the edges of the garden, leaving exactly 44 yards between neighboring posts. The longer side of his garden, including the corners, has twice as many posts as the shorter side, including the corners. What is the area, in square yards, of Carl's garden?

256256

336336

384384

448448

512512

Respuesta: B
Solución:

Supón que el lado más corto tiene xx postes, así que el más largo tiene 2x.2x. Contando todos los postes y restando las cuatro esquinas contadas dos veces, 2x+2(2x)4=20,2x+2(2x)-4=20, lo que da x=4.x=4. El lado más corto tiene 44 postes, es decir (41)4=12(4-1)\cdot4=12 yardas, y el más largo tiene 88 postes, es decir (81)4=28(8-1)\cdot4=28 yardas. El área es 1228=336.12\cdot28=336.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Let the shorter side have xx posts, so the longer side has 2x.2x. Counting all posts and subtracting the four corners counted twice, 2x+2(2x)4=20,2x+2(2x)-4=20, giving x=4.x=4. The shorter side has 44 posts, or (41)4=12(4-1)\cdot4=12 yards, and the longer side has 88 posts, or (81)4=28(8-1)\cdot4=28 yards. The area is 1228=336.12\cdot28=336.

Thus, the correct answer is B.

10.

Un cuadrilátero tiene vértices P(a,b),P(a,b), Q(b,a),Q(b,a), R(a,b),R(-a,-b), y S(b,a),S(-b,-a), donde aa y bb son enteros con a>b>0.a\gt b\gt0. El área de PQRSPQRS es 16.16. ¿Cuánto vale a+ba+b?

A quadrilateral has vertices P(a,b),P(a,b), Q(b,a),Q(b,a), R(a,b),R(-a,-b), and S(b,a),S(-b,-a), where aa and bb are integers with a>b>0.a\gt b\gt0. The area of PQRSPQRS is 16.16. What is a+b?a+b?

44

55

66

1212

1313

Respuesta: A
Solución:

Los lados PQ\overline{PQ} y RS\overline{RS} tienen pendiente 1,-1, y QR\overline{QR} y PS\overline{PS} tienen pendiente 1,1, así que PQRSPQRS es un rectángulo con lados (ab)2(a-b)\sqrt2 y (a+b)2.(a+b)\sqrt2. Su área es 2(ab)(a+b)=2(a2b2)2(a-b)(a+b)=2(a^2-b^2) =16,=16, así que a2b2=8.a^2-b^2=8. Los únicos cuadrados perfectos que difieren en 88 son 99 y 1,1, lo que da a=3,a=3, b=1,b=1, y a+b=4.a+b=4.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

The sides PQ\overline{PQ} and RS\overline{RS} have slope 1,-1, and QR\overline{QR} and PS\overline{PS} have slope 1,1, so PQRSPQRS is a rectangle with sides (ab)2(a-b)\sqrt2 and (a+b)2.(a+b)\sqrt2. Its area is 2(ab)(a+b)=2(a2b2)2(a-b)(a+b)=2(a^2-b^2) =16,=16, so a2b2=8.a^2-b^2=8. The only perfect squares differing by 88 are 99 and 1,1, giving a=3,a=3, b=1,b=1, and a+b=4.a+b=4.

Thus, the correct answer is A.

11.

¿Cuántos cuadrados cuyos lados son paralelos a los ejes y cuyos vértices tienen coordenadas enteras están contenidos por completo en la región limitada por la recta y=πx,y=\pi x, la recta y=0.1,y=-0.1, y la recta x=5.1x=5.1?

How many squares whose sides are parallel to the axes and whose vertices have coordinates that are integers lie entirely within the region bounded by the line y=πx,y=\pi x, the line y=0.1,y=-0.1, and the line x=5.1?x=5.1?

3030

4141

4545

5050

5757

Respuesta: D
Solución:

Un cuadrado unitario en la franja kxk+1k\le x\le k+1 cabe debajo de y=πxy=\pi x hasta una altura πk.\lfloor\pi k\rfloor. Contando los cuadrados 1×11\times1 en las franjas 1x51\le x\le5 se obtiene 3+6+9+12=30.3+6+9+12=30. Los cuadrados 2×22\times2 dan 2+5+8=15,2+5+8=15, y los cuadrados 3×33\times3 dan 1+4=5.1+4=5. No hay cuadrados más grandes, así que el total es 30+15+5=50.30+15+5=50.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

A unit square in the strip kxk+1k\le x\le k+1 fits below y=πxy=\pi x up to height πk.\lfloor\pi k\rfloor. Counting 1×11\times1 squares in the strips 1x51\le x\le5 gives 3+6+9+12=30.3+6+9+12=30. The 2×22\times2 squares give 2+5+8=15,2+5+8=15, and the 3×33\times3 squares give 1+4=5.1+4=5. There are no larger squares, so the total is 30+15+5=50.30+15+5=50.

Thus, the correct answer is D.

12.

Todos los números 1,2,3,4,5,6,7,8,91,2,3,4,5,6,7,8,9 se escriben en un arreglo de casillas 3×33\times3, uno en cada casilla, de modo que si dos números son consecutivos entonces ocupan casillas que comparten un lado. Los números de las cuatro esquinas suman 18.18. ¿Qué número está en el centro?

All the numbers 1,2,3,4,5,6,7,8,91,2,3,4,5,6,7,8,9 are written in a 3×33\times3 array of squares, one number in each square, in such a way that if two numbers are consecutive then they occupy squares that share an edge. The numbers in the four corners add up to 18.18. What number is in the center?

55

66

77

88

99

Respuesta: C

Nivel de dificultad: 1590

Solución:

Colorea la cuadrícula como un tablero de ajedrez de modo que las cuatro esquinas y el centro compartan un color. Como los números consecutivos ocupan casillas adyacentes (de color opuesto), los números alternan su paridad a lo largo de la cadena, así que las cinco casillas del mismo color contienen los cinco números impares 1,3,5,7,9,1,3,5,7,9, que suman 25.25. Las cuatro esquinas suman 18,18, así que el centro es 2518=7.25-18=7.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Color the grid like a checkerboard so the four corners and the center share one color. Since consecutive numbers occupy adjacent (opposite colored) squares, the numbers alternate parity along the chain, so the five same-colored cells contain the five odd numbers 1,3,5,7,9,1,3,5,7,9, which sum to 25.25. The four corners add to 18,18, so the center is 2518=7.25-18=7.

Thus, the correct answer is C.

13.

Alice y Bob viven a 1010 millas de distancia. Un día, Alice mira hacia el norte desde su casa y ve un avión. Al mismo tiempo, Bob mira hacia el oeste desde su casa y ve el mismo avión. El ángulo de elevación del avión es 3030^\circ desde la posición de Alice y 6060^\circ desde la posición de Bob. ¿Cuál de las siguientes opciones se aproxima más a la altura del avión, en millas?

Alice and Bob live 1010 miles apart. One day Alice looks due north from her house and sees an airplane. At the same time Bob looks due west from his house and sees the same airplane. The angle of elevation of the airplane is 3030^\circ from Alice's position and 6060^\circ from Bob's position. Which of the following is closest to the airplane's altitude, in miles?

3.53.5

44

4.54.5

55

5.55.5

Respuesta: E
Solución:

Supón que el avión está en C,C, directamente sobre el punto DD del suelo, a una altura h.h. Los triángulos ACDACD y BCDBCD son triángulos rectángulos 3030-6060-9090, así que AD=3hAD=\sqrt3\,h y BD=h3.BD=\dfrac{h}{\sqrt3}. Como Alice mira al norte y Bob mira al oeste, ADB=90,\angle ADB=90^\circ, así que AD2+BD2=AB2=100.AD^2+BD^2=AB^2=100. Entonces 3h2+h23=10h23=100,3h^2+\dfrac{h^2}{3}=\dfrac{10h^2}{3}=100, lo que da h=305.48,h=\sqrt{30}\approx5.48, el más cercano a 5.5.5.5.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Let the airplane be at C,C, directly above point DD on the ground at altitude h.h. Triangles ACDACD and BCDBCD are 3030-6060-9090 right triangles, so AD=3hAD=\sqrt3\,h and BD=h3.BD=\dfrac{h}{\sqrt3}. Since Alice looks north and Bob looks west, ADB=90,\angle ADB=90^\circ, so AD2+BD2=AB2=100.AD^2+BD^2=AB^2=100. Then 3h2+h23=10h23=100,3h^2+\dfrac{h^2}{3}=\dfrac{10h^2}{3}=100, giving h=305.48,h=\sqrt{30}\approx5.48, closest to 5.5.5.5.

Thus, the correct answer is E.

14.

La suma de una serie geométrica infinita es un número positivo S,S, y el segundo término de la serie es 1.1. ¿Cuál es el menor valor posible de SS?

The sum of an infinite geometric series is a positive number S,S, and the second term in the series is 1.1. What is the smallest possible value of S?S?

1+52\dfrac{1+\sqrt5}{2}

22

5\sqrt5

33

44

Respuesta: E

Nivel de dificultad: 1730

Solución:

Sea rr la razón común. Como el segundo término es 1,1, el primer término es 1r,\dfrac1r, así que S=1/r1r=1rr2.S=\dfrac{1/r}{1-r}=\dfrac{1}{r-r^2}. Como S>0,S\gt0, es mínimo cuando rr2r-r^2 es máximo. La parábola rr2r-r^2 alcanza su máximo en r=12,r=\tfrac12, donde vale 14,\tfrac14, así que el menor valor de SS es 11/4=4.\dfrac{1}{1/4}=4.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Let rr be the common ratio. Since the second term is 1,1, the first term is 1r,\dfrac1r, so S=1/r1r=1rr2.S=\dfrac{1/r}{1-r}=\dfrac{1}{r-r^2}. Because S>0,S\gt0, it is smallest when rr2r-r^2 is largest. The parabola rr2r-r^2 peaks at r=12,r=\tfrac12, where it equals 14,\tfrac14, so the smallest value of SS is 11/4=4.\dfrac{1}{1/4}=4.

Thus, the correct answer is E.

15.

Todos los números 2,3,4,5,6,72,3,4,5,6,7 se asignan a las seis caras de un cubo, un número a cada cara. Para cada uno de los ocho vértices del cubo se calcula un producto de tres números, donde los tres números son los asignados a las tres caras que contienen ese vértice. ¿Cuál es el mayor valor posible de la suma de estos ocho productos?

All the numbers 2,3,4,5,6,72,3,4,5,6,7 are assigned to the six faces of a cube, one number to each face. For each of the eight vertices of the cube, a product of three numbers is computed, where the three numbers are the numbers assigned to the three faces that include that vertex. What is the greatest possible value of the sum of these eight products?

312312

343343

625625

729729

16801680

Respuesta: D

Nivel de dificultad: 1800

Solución:

Empareja las caras opuestas como (a,b),(c,d),(e,f).(a,b),(c,d),(e,f). Cada producto de vértice usa una cara de cada par, así que la suma de los ocho productos se factoriza como (a+b)(c+d)(e+f).(a+b)(c+d)(e+f). Los tres factores tienen suma total fija 2+3+4+5+6+7=27,2+3+4+5+6+7=27, y un producto con suma fija es máximo cuando los factores son iguales, con 99 cada uno. Este equilibrio se logra con (2,7),(3,6),(4,5),(2,7),(3,6),(4,5), lo que da 999=729.9\cdot9\cdot9=729.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Pair the opposite faces as (a,b),(c,d),(e,f).(a,b),(c,d),(e,f). Each vertex product uses one face from each pair, so the sum of all eight products factors as (a+b)(c+d)(e+f).(a+b)(c+d)(e+f). The three factors have fixed total 2+3+4+5+6+7=27,2+3+4+5+6+7=27, and a product with fixed sum is largest when the factors are equal, at 99 each. This balance is achievable with (2,7),(3,6),(4,5),(2,7),(3,6),(4,5), giving 999=729.9\cdot9\cdot9=729.

Thus, the correct answer is D.

16.

¿De cuántas maneras se puede escribir 345345 como la suma de una sucesión creciente de dos o más enteros positivos consecutivos?

In how many ways can 345345 be written as the sum of an increasing sequence of two or more consecutive positive integers?

11

33

55

66

77

Respuesta: E
Solución:

La suma de enteros consecutivos es igual a la cantidad de términos por la mediana. Para un número impar de términos, la mediana es un divisor entero de 345,345, lo que da series de 33 (mediana 115115), 55 (mediana 6969), 1515 (mediana 2323), y 2323 (mediana 1515) términos. Para un número par de términos 2k,2k, la mediana es un semientero, lo que da series de 2,2, 6,6, y 1010 términos. Series más largas obligarían a incluir términos negativos. Esto da 4+3=74+3=7 maneras.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

A sum of consecutive integers equals the count times the median. For an odd number of terms, the median is an integer divisor of 345,345, giving runs of 33 (median 115115), 55 (median 6969), 1515 (median 2323), and 2323 (median 1515) terms. For an even number of terms 2k,2k, the median is a half-integer, giving runs of 2,2, 6,6, and 1010 terms. Longer runs would force negative terms. This gives 4+3=74+3=7 ways.

Thus, the correct answer is E.

17.

En el ABC\triangle ABC que se muestra en la figura, AB=7,AB=7, BC=8,BC=8, CA=9,CA=9, y AH\overline{AH} es una altura. Los puntos DD y EE están sobre los lados AC\overline{AC} y AB,\overline{AB}, respectivamente, de modo que BD\overline{BD} y CE\overline{CE} son bisectrices, que cortan a AH\overline{AH} en QQ y P,P, respectivamente. ¿Cuánto vale PQPQ?

In ABC\triangle ABC shown in the figure, AB=7,AB=7, BC=8,BC=8, CA=9,CA=9, and AH\overline{AH} is an altitude. Points DD and EE lie on sides AC\overline{AC} and AB,\overline{AB}, respectively, so that BD\overline{BD} and CE\overline{CE} are angle bisectors, intersecting AH\overline{AH} at QQ and P,P, respectively. What is PQ?PQ?

11

583\dfrac58\sqrt3

452\dfrac45\sqrt2

8155\dfrac{8}{15}\sqrt5

65\dfrac65

Respuesta: D

Nivel de dificultad: 1910

Solución:

Sea x=BH.x=BH. Entonces CH=8x,CH=8-x, y a partir de los dos triángulos rectángulos AH2=72x2=92(8x)2.AH^2=7^2-x^2=9^2-(8-x)^2. Esto da x=2x=2 y AH=45.AH=\sqrt{45}. Por el teorema de la bisectriz en ACH,\triangle ACH, APPH=CACH=96,\dfrac{AP}{PH}=\dfrac{CA}{CH}=\dfrac96, así que AP=35AH.AP=\dfrac35 AH. De manera similar, en ABH,\triangle ABH, AQQH=BABH=72,\dfrac{AQ}{QH}=\dfrac{BA}{BH}=\dfrac72, así que AQ=79AH.AQ=\dfrac79 AH. Entonces PQ=AQAP=(7935)AH=84545=8155. \begin{aligned} PQ &= AQ-AP \\ &= \left(\dfrac79-\dfrac35\right)AH \\ &= \dfrac{8}{45}\sqrt{45} \\ &= \dfrac{8}{15}\sqrt5. \end{aligned}

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Let x=BH.x=BH. Then CH=8x,CH=8-x, and from the two right triangles AH2=72x2=92(8x)2.AH^2=7^2-x^2=9^2-(8-x)^2. This gives x=2x=2 and AH=45.AH=\sqrt{45}. By the angle bisector theorem in ACH,\triangle ACH, APPH=CACH=96,\dfrac{AP}{PH}=\dfrac{CA}{CH}=\dfrac96, so AP=35AH.AP=\dfrac35 AH. Similarly in ABH,\triangle ABH, AQQH=BABH=72,\dfrac{AQ}{QH}=\dfrac{BA}{BH}=\dfrac72, so AQ=79AH.AQ=\dfrac79 AH. Then PQ=AQAP=(7935)AH=84545=8155. \begin{aligned} PQ &= AQ-AP \\ &= \left(\dfrac79-\dfrac35\right)AH \\ &= \dfrac{8}{45}\sqrt{45} \\ &= \dfrac{8}{15}\sqrt5. \end{aligned}

Thus, the correct answer is D.

18.

¿Cuál es el área de la región encerrada por la gráfica de la ecuación x2+y2=x+yx^2+y^2=|x|+|y|?

What is the area of the region enclosed by the graph of the equation x2+y2=x+y?x^2+y^2=|x|+|y|?

π+2\pi+\sqrt2

π+2\pi+2

π+22\pi+2\sqrt2

2π+22\pi+\sqrt2

2π+222\pi+2\sqrt2

Respuesta: B

Nivel de dificultad: 1990

Solución:

Por simetría, considera el primer cuadrante, donde la ecuación es x2+y2=x+y,x^2+y^2=x+y, o (x12)2+(y12)2=12.\left(x-\tfrac12\right)^2+\left(y-\tfrac12\right)^2=\tfrac12. Esta es una circunferencia centrada en (12,12)\left(\tfrac12,\tfrac12\right) que pasa por (1,0)(1,0) y (0,1);(0,1); como el centro es el punto medio de esa cuerda, la región encerrada en el primer cuadrante es el triángulo rectángulo con catetos hacia (1,0)(1,0) y (0,1)(0,1) (área 12\tfrac12) más un semicírculo de radio 22\dfrac{\sqrt2}{2} (área π4\dfrac\pi4). Multiplicando por 44 para todos los cuadrantes se obtiene 4(12+π4)=π+2.4\left(\tfrac12+\tfrac\pi4\right)=\pi+2.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

By symmetry, consider the first quadrant, where the equation is x2+y2=x+y,x^2+y^2=x+y, or (x12)2+(y12)2=12.\left(x-\tfrac12\right)^2+\left(y-\tfrac12\right)^2=\tfrac12. This is a circle centered at (12,12)\left(\tfrac12,\tfrac12\right) passing through (1,0)(1,0) and (0,1);(0,1); since the center is the midpoint of that chord, the enclosed first-quadrant region is the right triangle with legs to (1,0)(1,0) and (0,1)(0,1) (area 12\tfrac12) plus a semicircle of radius 22\dfrac{\sqrt2}{2} (area π4\dfrac\pi4). Multiplying by 44 for all quadrants gives 4(12+π4)=π+2.4\left(\tfrac12+\tfrac\pi4\right)=\pi+2.

Thus, the correct answer is B.

19.

Tom, Dick y Harry están jugando un juego. Comenzando al mismo tiempo, cada uno lanza repetidamente una moneda equilibrada hasta que sale su primera cara, momento en el que se detiene. ¿Cuál es la probabilidad de que los tres lancen sus monedas el mismo número de veces?

Tom, Dick, and Harry are playing a game. Starting at the same time, each of them flips a fair coin repeatedly until he gets his first head, at which point he stops. What is the probability that all three flip their coins the same number of times?

18\dfrac18

17\dfrac17

16\dfrac16

14\dfrac14

13\dfrac13

Respuesta: B

Nivel de dificultad: 1910

Solución:

La primera cara de un jugador sale en el lanzamiento nn con probabilidad (12)n.\left(\tfrac12\right)^n. Que los tres se detengan en el mismo lanzamiento nn tiene probabilidad ((12)n)3=(18)n.\left(\left(\tfrac12\right)^n\right)^3=\left(\tfrac18\right)^n. Sumando para n1,n\ge1, n=1(18)n=1/811/8=17.\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left(\tfrac18\right)^n =\frac{1/8}{1-1/8}=\frac17.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

A player's first head comes on flip nn with probability (12)n.\left(\tfrac12\right)^n. All three stopping on the same flip nn has probability ((12)n)3=(18)n.\left(\left(\tfrac12\right)^n\right)^3=\left(\tfrac18\right)^n. Summing over n1,n\ge1, n=1(18)n=1/811/8=17.\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left(\tfrac18\right)^n =\frac{1/8}{1-1/8}=\frac17.

Thus, the correct answer is B.

20.

Un conjunto de equipos disputó un torneo de todos contra todos en el que cada equipo jugó exactamente una vez contra cada uno de los demás. Cada equipo ganó 1010 partidos y perdió 1010 partidos; no hubo empates. ¿Cuántos conjuntos de tres equipos {A,B,C}\{A,B,C\} había en los que AA venció a B,B, BB venció a C,C, y CC venció a AA?

A set of teams held a round-robin tournament in which every team played every other team exactly once. Every team won 1010 games and lost 1010 games; there were no ties. How many sets of three teams {A,B,C}\{A,B,C\} were there in which AA beat B,B, BB beat C,C, and CC beat A?A?

385385

665665

945945

11401140

13301330

Respuesta: A

Nivel de dificultad: 2110

Solución:

Como cada equipo ganó 1010 y perdió 10,10, hay 2121 equipos y (213)=1330\binom{21}{3}=1330 tríos. Un trío no es cíclico exactamente cuando un equipo vence a los otros dos. Elegir ese equipo (2121 maneras) y 22 de los 1010 equipos que venció da 21(102)=2145=94521\cdot\binom{10}{2}=21\cdot45=945 tríos no cíclicos. Por lo tanto, los tríos cíclicos son 1330945=385.1330-945=385.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

Since each team won 1010 and lost 10,10, there are 2121 teams and (213)=1330\binom{21}{3}=1330 triples. A triple is not cyclic exactly when one team beats both others. Choosing that team (2121 ways) and 22 of the 1010 teams it beat gives 21(102)=2145=94521\cdot\binom{10}{2}=21\cdot45=945 non-cyclic triples. Thus the cyclic triples number 1330945=385.1330-945=385.

Thus, the correct answer is A.

21.

Sea ABCDABCD un cuadrado unitario. Sea Q1Q_1 el punto medio de CD.\overline{CD}. Para i=1,2,,i=1,2,\ldots, sea PiP_i la intersección de AQi\overline{AQ_i} y BD,\overline{BD}, y sea Qi+1Q_{i+1} el pie de la perpendicular desde PiP_i hasta CD.\overline{CD}. ¿Cuánto vale

i=1Area of DQiPi? \sum_{i=1}^{\infty}\text{Area of }\triangle DQ_iP_i?

Let ABCDABCD be a unit square. Let Q1Q_1 be the midpoint of CD.\overline{CD}. For i=1,2,,i=1,2,\ldots, let PiP_i be the intersection of AQi\overline{AQ_i} and BD,\overline{BD}, and let Qi+1Q_{i+1} be the foot of the perpendicular from PiP_i to CD.\overline{CD}. What is

i=1Area of DQiPi? \sum_{i=1}^{\infty}\text{Area of }\triangle DQ_iP_i?

16\dfrac16

14\dfrac14

13\dfrac13

12\dfrac12

11

Respuesta: B

Nivel de dificultad: 2210

Solución:

Coloca D=(0,0),D=(0,0), C=(1,0),C=(1,0), B=(1,1),B=(1,1), A=(0,1),A=(0,1), y sea qi=DQi.q_i=DQ_i. Al intersecar la recta AQiAQ_i con BD\overline{BD} (la recta y=xy=x) se obtiene PiP_i con ambas coordenadas qi1+qi,\dfrac{q_i}{1+q_i}, así que qi+1=qi1+qi.q_{i+1}=\dfrac{q_i}{1+q_i}. A partir de q1=12q_1=\tfrac12 esto da qi=1i+1.q_i=\dfrac{1}{i+1}. La base de DQiPi\triangle DQ_iP_i es DQi=1i+1DQ_i=\dfrac{1}{i+1} y su altura es la coordenada yy de Pi,P_i, que es qi+1=1i+2.q_{i+1}=\dfrac{1}{i+2}. Entonces Area of DQiPi=121i+11i+2=12(1i+11i+2). \begin{gathered} \text{Area of }\triangle DQ_iP_i=\tfrac12\cdot\dfrac{1}{i+1} \\ \quad{}\cdot\dfrac{1}{i+2} \\ {}=\tfrac12\left(\dfrac{1}{i+1}-\dfrac{1}{i+2}\right). \end{gathered} La suma telescópica da 1212=14.\tfrac12\cdot\tfrac12=\tfrac14.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Place D=(0,0),D=(0,0), C=(1,0),C=(1,0), B=(1,1),B=(1,1), A=(0,1),A=(0,1), and let qi=DQi.q_i=DQ_i. Intersecting line AQiAQ_i with BD\overline{BD} (the line y=xy=x) gives PiP_i with both coordinates qi1+qi,\dfrac{q_i}{1+q_i}, so qi+1=qi1+qi.q_{i+1}=\dfrac{q_i}{1+q_i}. From q1=12q_1=\tfrac12 this yields qi=1i+1.q_i=\dfrac{1}{i+1}. The base of DQiPi\triangle DQ_iP_i is DQi=1i+1DQ_i=\dfrac{1}{i+1} and its height is the yy-coordinate of Pi,P_i, which is qi+1=1i+2.q_{i+1}=\dfrac{1}{i+2}. Then Area of DQiPi=121i+11i+2=12(1i+11i+2). \begin{gathered} \text{Area of }\triangle DQ_iP_i=\tfrac12\cdot\dfrac{1}{i+1} \\ \quad{}\cdot\dfrac{1}{i+2} \\ {}=\tfrac12\left(\dfrac{1}{i+1}-\dfrac{1}{i+2}\right). \end{gathered} Summing telescopes to 1212=14.\tfrac12\cdot\tfrac12=\tfrac14.

Thus, the correct answer is B.

22.

Para cierto entero positivo nn menor que 1000,1000, el equivalente decimal de 1n\dfrac1n es 0.abcdef,0.\overline{abcdef}, un decimal periódico de período 6,6, y el equivalente decimal de 1n+6\dfrac{1}{n+6} es 0.wxyz,0.\overline{wxyz}, un decimal periódico de período 4.4. ¿En qué intervalo se encuentra nn?

For a certain positive integer nn less than 1000,1000, the decimal equivalent of 1n\dfrac1n is 0.abcdef,0.\overline{abcdef}, a repeating decimal of period 6,6, and the decimal equivalent of 1n+6\dfrac{1}{n+6} is 0.wxyz,0.\overline{wxyz}, a repeating decimal of period 4.4. In which interval does nn lie?

[1,200][1,200]

[201,400][201,400]

[401,600][401,600]

[601,800][601,800]

[801,999][801,999]

Respuesta: B

Nivel de dificultad: 2270

Solución:

Período 66 requiere n1061=337111337.n\mid10^6-1=3^3\cdot7\cdot11\cdot13\cdot37. Período 44 requiere n+61041=3211101n+6\mid10^4-1=3^2\cdot11\cdot101 pero n+61021=3211n+6\nmid10^2-1=3^2\cdot11 (de lo contrario el período sería 11 o 22). Por lo tanto 101n+6,101\mid n+6, así que n=101k6.n=101k-6. Para n<1000,n\lt1000, k{1,3,9},k\in\{1,3,9\}, lo que da n{95,297,903}.n\in\{95,297,903\}. Solo 297=3311297=3^3\cdot11 divide a 1061,10^6-1, así que n=297,n=297, que se encuentra en [201,400].[201,400].

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Period 66 requires n1061=337111337.n\mid10^6-1=3^3\cdot7\cdot11\cdot13\cdot37. Period 44 requires n+61041=3211101n+6\mid10^4-1=3^2\cdot11\cdot101 but n+61021=3211n+6\nmid10^2-1=3^2\cdot11 (else the period would be 11 or 22). Hence 101n+6,101\mid n+6, so n=101k6.n=101k-6. For n<1000,n\lt1000, k{1,3,9},k\in\{1,3,9\}, giving n{95,297,903}.n\in\{95,297,903\}. Only 297=3311297=3^3\cdot11 divides 1061,10^6-1, so n=297,n=297, which lies in [201,400].[201,400].

Thus, the correct answer is B.

23.

¿Cuál es el volumen de la región del espacio tridimensional definida por las desigualdades x+y+z1|x|+|y|+|z|\le1 y x+y+z11|x|+|y|+|z-1|\le1?

What is the volume of the region in three-dimensional space defined by the inequalities x+y+z1|x|+|y|+|z|\le1 and x+y+z11?|x|+|y|+|z-1|\le1?

16\dfrac16

13\dfrac13

12\dfrac12

23\dfrac23

11

Respuesta: A
Solución:

La región x+y+z1|x|+|y|+|z|\le1 es un octaedro regular con vértices en (±1,0,0),(0,±1,0),(0,0,±1),(\pm1,0,0),(0,\pm1,0),(0,0,\pm1), cuyo volumen es 213(2)21=43.2\cdot\tfrac13\cdot(\sqrt2)^2\cdot1=\tfrac43. La segunda región es el mismo octaedro desplazado hacia arriba en 1.1. Su intersección está limitada por otro octaedro regular con diagonales de longitud 1,1, la mitad de las dimensiones lineales del primero, así que su volumen es (12)343=16.\left(\tfrac12\right)^3\cdot\tfrac43=\tfrac16.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

The region x+y+z1|x|+|y|+|z|\le1 is a regular octahedron with vertices at (±1,0,0),(0,±1,0),(0,0,±1),(\pm1,0,0),(0,\pm1,0),(0,0,\pm1), whose volume is 213(2)21=43.2\cdot\tfrac13\cdot(\sqrt2)^2\cdot1=\tfrac43. The second region is the same octahedron shifted up by 1.1. Their intersection is bounded by another regular octahedron with diagonals of length 1,1, half the linear dimensions of the first, so its volume is (12)343=16.\left(\tfrac12\right)^3\cdot\tfrac43=\tfrac16.

Thus, the correct answer is A.

24.

Hay exactamente 77,00077{,}000 cuádruplas ordenadas (a,b,c,d)(a,b,c,d) tales que gcd(a,b,c,d)=77\gcd(a,b,c,d)=77 y lcm(a,b,c,d)=n.\text{lcm}(a,b,c,d)=n. ¿Cuál es el menor valor posible de nn?

There are exactly 77,00077{,}000 ordered quadruples (a,b,c,d)(a,b,c,d) such that gcd(a,b,c,d)=77\gcd(a,b,c,d)=77 and lcm(a,b,c,d)=n.\text{lcm}(a,b,c,d)=n. What is the smallest possible value of n?n?

13,86013{,}860

20,79020{,}790

21,56021{,}560

27,72027{,}720

41,58041{,}580

Respuesta: D
Solución:

Escribiendo cada entrada como 7777 por un valor reducido, necesitamos gcd=1\gcd=1 y lcm=m=n/77.\text{lcm}=m=n/77. Para cada primo pp que divide a mm con exponente máximo M,M, el número de cuádruplas de exponentes válidas es (M+1)42M4(M+1)^4-2M^4 +(M1)4+(M-1)^4 =2(6M2+1).=2(6M^2+1). El total sobre todos los primos debe ser igual a 77,000=2353711.77{,}000=2^3\cdot5^3\cdot7\cdot11. Como 2(6M2+1)2(6M^2+1) vale 14,14, 50,50, y 110110 para M=1,2,3,M=1,2,3, y 1450110=77,000,14\cdot50\cdot110=77{,}000, exactamente tres primos dividen a m,m, con exponentes máximos 1,2,3.1,2,3. Para minimizar m=n/77,m=n/77, asigna el mayor exponente al menor primo: m=23325=360,m=2^3\cdot3^2\cdot5=360, así que n=77360=27,720.n=77\cdot360=27{,}720.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Writing each entry as 7777 times a reduced value, we need gcd=1\gcd=1 and lcm=m=n/77.\text{lcm}=m=n/77. For each prime pp dividing mm with maximum exponent M,M, the number of valid exponent quadruples is (M+1)42M4(M+1)^4-2M^4 +(M1)4+(M-1)^4 =2(6M2+1).=2(6M^2+1). The total over all primes must equal 77,000=2353711.77{,}000=2^3\cdot5^3\cdot7\cdot11. Since 2(6M2+1)2(6M^2+1) equals 14,14, 50,50, and 110110 for M=1,2,3,M=1,2,3, and 1450110=77,000,14\cdot50\cdot110=77{,}000, exactly three primes divide m,m, with maximum exponents 1,2,3.1,2,3. To minimize m=n/77,m=n/77, assign the largest exponent to the smallest prime: m=23325=360,m=2^3\cdot3^2\cdot5=360, so n=77360=27,720.n=77\cdot360=27{,}720.

Thus, the correct answer is D.

25.

La sucesión (an)(a_n) se define recursivamente por a0=1,a_0=1, a1=219,a_1=\sqrt[19]{2}, y an=an1an22a_n=a_{n-1}a_{n-2}^2 para n2.n\ge2. ¿Cuál es el menor entero positivo kk tal que el producto a1a2aka_1a_2\cdots a_k es un entero?

The sequence (an)(a_n) is defined recursively by a0=1,a_0=1, a1=219,a_1=\sqrt[19]{2}, and an=an1an22a_n=a_{n-1}a_{n-2}^2 for n2.n\ge2. What is the smallest positive integer kk such that the product a1a2aka_1a_2\cdots a_k is an integer?

1717

1818

1919

2020

2121

Respuesta: A

Nivel de dificultad: 2650

Solución:

Escribe an=2bn/19.a_n=2^{b_n/19}. La recursión se convierte en b0=0,b_0=0, b1=1,b_1=1, bn=bn1+2bn2,b_n=b_{n-1}+2b_{n-2}, que se resuelve como bn=13(2n(1)n).b_n=\tfrac13\bigl(2^n-(-1)^n\bigr). El producto a1aka_1\cdots a_k es un entero exactamente cuando 19b1++bk.19\mid b_1+\cdots+b_k. Para valores impares de k,k, esta suma es igual a 13(2k+11),\tfrac13(2^{k+1}-1), que es múltiplo de 1919 exactamente cuando 192k+11,19\mid2^{k+1}-1, es decir, cuando el orden de 22 módulo 19,19, a saber 18,18, divide a k+1.k+1. El menor kk impar así es k+1=18,k+1=18, por lo que k=17.k=17.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

Write an=2bn/19.a_n=2^{b_n/19}. The recursion becomes b0=0,b_0=0, b1=1,b_1=1, bn=bn1+2bn2,b_n=b_{n-1}+2b_{n-2}, solved by bn=13(2n(1)n).b_n=\tfrac13\bigl(2^n-(-1)^n\bigr). The product a1aka_1\cdots a_k is an integer exactly when 19b1++bk.19\mid b_1+\cdots+b_k. For odd k,k, this sum equals 13(2k+11),\tfrac13(2^{k+1}-1), which is a multiple of 1919 exactly when 192k+11,19\mid2^{k+1}-1, i.e. when the order of 22 modulo 19,19, namely 18,18, divides k+1.k+1. The smallest such odd kk is k+1=18,k+1=18, so k=17.k=17.

Thus, the correct answer is A.