2021 AMC 12B Spring Problema 18

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 18 del 2021 AMC 12B Spring, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2021 AMC 12B Spring, o revisar la clave de respuestas.

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

Conceptos:número complejocompletar el cuadrado

Nivel de dificultad: 1940

18.

Sea zz un número complejo que satisface 12z212|z|^2 =2z+22+z2+12+31.=2|z+2|^2+|z^2+1|^2+31. ¿Cuál es el valor de z+6zz+\dfrac{6}{z}?

Let zz be a complex number satisfying 12z212|z|^2 =2z+22+z2+12+31.=2|z+2|^2+|z^2+1|^2+31. What is the value of z+6z?z+\dfrac{6}{z}?

2-2

1-1

12\dfrac{1}{2}

11

44

Solución:

Sea p=z2=zzˉp=|z|^2=z\bar z y s=z+zˉ.s=z+\bar z. Entonces z+22=p+2s+4,|z+2|^2=p+2s+4, y z2+12|z^2+1|^2 =p2+(z2+zˉ2)+1=p^2+(z^2+\bar z^2)+1 =p2+(s22p)+1.=p^2+(s^2-2p)+1.

Sustituyendo, 12p=2(p+2s+4)12p=2(p+2s+4) +p2+s22p+1+31,+p^2+s^2-2p+1+31, lo que se simplifica a p212p+s2+4s+40=0.p^2-12p+s^2+4s+40=0.

Completando el cuadrado se obtiene (p6)2+(s+2)2=0,(p-6)^2+(s+2)^2=0, así que p=6p=6 y s=2.s=-2.

Entonces z+6z=z+6zˉz2=z+zˉ=2.z+\dfrac{6}{z}=z+\dfrac{6\bar z}{|z|^2}=z+\bar z=-2.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

Let p=z2=zzˉp=|z|^2=z\bar z and s=z+zˉ.s=z+\bar z. Then z+22=p+2s+4,|z+2|^2=p+2s+4, and z2+12|z^2+1|^2 =p2+(z2+zˉ2)+1=p^2+(z^2+\bar z^2)+1 =p2+(s22p)+1.=p^2+(s^2-2p)+1.

Substituting, 12p=2(p+2s+4)12p=2(p+2s+4) +p2+s22p+1+31,+p^2+s^2-2p+1+31, which simplifies to p212p+s2+4s+40=0.p^2-12p+s^2+4s+40=0.

Completing the square gives (p6)2+(s+2)2=0,(p-6)^2+(s+2)^2=0, so p=6p=6 and s=2.s=-2.

Then z+6z=z+6zˉz2=z+zˉ=2.z+\dfrac{6}{z}=z+\dfrac{6\bar z}{|z|^2}=z+\bar z=-2.

Thus, the correct answer is A.

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