Question

Los números reales positivos $a$ y $b$ tienen la propiedad de que

$\begin{aligned} &\sqrt{\log a} + \sqrt{\log b} \\ &\quad {}+ \log \sqrt{a} + \log \sqrt{b} = 100 \end{aligned}$

y los cuatro términos de la izquierda son enteros positivos, donde $\log$ denota el logaritmo en base $10$ . ¿Cuánto vale $ab$ ?

Positive real numbers $a$ and $b$ have the property that

$\begin{aligned} &\sqrt{\log a} + \sqrt{\log b} \\ &\quad {}+ \log \sqrt{a} + \log \sqrt{b} = 100 \end{aligned}$

and all four terms on the left are positive integers, where $\log$ denotes the base $10$ logarithm. What is $ab?$

$10^{52}$

$10^{100}$

$10^{144}$

$10^{164}$

$10^{200}$

Solución:

Sea $\sqrt{\log a} = p$ y $\sqrt{\log b} = q,$ así que $\log a = p^2$ y $\log\sqrt{a} = \dfrac{p^2}{2}.$ Para que esto sea un entero, $p$ es par; igualmente $q.$

Escribiendo $p = 2m,$ $q = 2n,$ la ecuación $p + q + \dfrac{p^2}{2} + \dfrac{q^2}{2} = 100$ se convierte en $m(m+1) + n(n+1) = 50.$

La única solución es $\{m, n\} = \{4, 5\},$ dando $\log(ab) = p^2 + q^2$ $= 4(16 + 25) = 164.$

Por lo tanto $ab = 10^{164}.$

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Let $\sqrt{\log a} = p$ and $\sqrt{\log b} = q,$ so $\log a = p^2$ and $\log\sqrt{a} = \dfrac{p^2}{2}.$ For this to be an integer, $p$ is even; likewise $q.$

Writing $p = 2m,$ $q = 2n,$ the equation $p + q + \dfrac{p^2}{2} + \dfrac{q^2}{2} = 100$ becomes $m(m+1) + n(n+1) = 50.$

The only solution is $\{m, n\} = \{4, 5\},$ giving $\log(ab) = p^2 + q^2$ $= 4(16 + 25) = 164.$

Therefore $ab = 10^{164}.$

Thus, the correct answer is D.

2019 AMC 12A Problema 15

Solución:

El Problema 15 en otros años