Soluciones del 2023 AMC 12B

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

1.

La Sra. Jones está sirviendo jugo de naranja en cuatro vasos idénticos para sus cuatro hijos. Llena por completo los primeros tres vasos, pero se queda sin jugo cuando el cuarto vaso está solo 13\tfrac13 lleno. ¿Qué fracción de un vaso debe verter la Sra. Jones desde cada uno de los primeros tres vasos hacia el cuarto vaso para que los cuatro vasos tengan la misma cantidad de jugo?

Mrs. Jones is pouring orange juice into four identical glasses for her four sons. She fills the first three glasses completely but runs out of juice when the fourth glass is only 13\tfrac13 full. What fraction of a glass must Mrs. Jones pour from each of the first three glasses into the fourth glass so that all four glasses will have the same amount of juice?

112\dfrac{1}{12}

14\dfrac{1}{4}

16\dfrac{1}{6}

18\dfrac{1}{8}

29\dfrac{2}{9}

Conceptos:fracciónmedia

Nivel de dificultad: 890

Solución:

El jugo total es 3+13=1033+\tfrac13=\tfrac{10}{3} vasos. Repartido en partes iguales, cada vaso debe contener 103÷4=56\tfrac{10}{3}\div 4=\tfrac{5}{6} de un vaso. Por lo tanto, cada uno de los primeros tres vasos debe ceder 156=16.1-\tfrac{5}{6}=\tfrac{1}{6}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

The total juice is 3+13=1033+\tfrac13=\tfrac{10}{3} glasses. Split evenly, each glass should hold 103÷4=56\tfrac{10}{3}\div 4=\tfrac{5}{6} of a glass. Each of the first three glasses must therefore give up 156=16.1-\tfrac{5}{6}=\tfrac{1}{6}.

Thus, the correct answer is C.

2.

Carlos fue a una tienda de deportes a comprar zapatillas para correr. Las zapatillas estaban en oferta, con los precios reducidos en 20%20\% en cada par. Carlos también sabía que tenía que pagar un impuesto de venta de 7.5%7.5\% sobre el precio con descuento. Tenía 4343 dólares. ¿Cuál es el precio original (antes del descuento) de las zapatillas más caras que podía permitirse comprar?

Carlos went to a sports store to buy running shoes. Running shoes were on sale, with prices reduced by 20%20\% on every pair of shoes. Carlos also knew that he had to pay a 7.5%7.5\% sales tax on the discounted price. He had 4343 dollars. What is the original (before discount) price of the most expensive shoes he could afford to buy?

4646

5050

4848

4747

4949

Nivel de dificultad: 1020

Solución:

El costo final de un par con precio original pp es 0.8×1.075×p=0.86p.0.8\times 1.075\times p=0.86p. Al plantear 0.86p430.86p\le 43 se obtiene p50,p\le 50, así que el par más caro que puede pagar costaba originalmente 5050 dólares.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

The final cost of a pair with original price pp is 0.8×1.075×p=0.86p.0.8\times 1.075\times p=0.86p. Setting 0.86p430.86p\le 43 gives p50,p\le 50, so the most expensive affordable pair originally cost 5050 dollars.

Thus, the correct answer is B.

3.

Un triángulo rectángulo 33-44-55 está inscrito en el círculo A,A, y un triángulo rectángulo 55-1212-1313 está inscrito en el círculo B.B. ¿Cuál es la razón entre el área del círculo AA y el área del círculo BB?

A 33-44-55 right triangle is inscribed in circle A,A, and a 55-1212-1313 right triangle is inscribed in circle B.B. What is the ratio of the area of circle AA to the area of circle B?B?

925\dfrac{9}{25}

19\dfrac{1}{9}

15\dfrac{1}{5}

25169\dfrac{25}{169}

425\dfrac{4}{25}

Solución:

La hipotenusa de un triángulo rectángulo inscrito es un diámetro, así que el círculo AA tiene diámetro 55 y el círculo BB tiene diámetro 13.13. La razón de áreas es (513)2=25169.\left(\tfrac{5}{13}\right)^2= \tfrac{25}{169}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

The hypotenuse of an inscribed right triangle is a diameter, so circle AA has diameter 55 and circle BB has diameter 13.13. The ratio of areas is (513)2=25169.\left(\tfrac{5}{13}\right)^2= \tfrac{25}{169}.

Thus, the correct answer is D.

4.

El pincel de Jackson forma una franja angosta con un ancho de 6.56.5 milímetros. Jackson tiene suficiente pintura para hacer una franja de 2525 metros de largo. ¿Cuántos centímetros cuadrados de papel podría cubrir Jackson con pintura?

Jackson's paintbrush makes a narrow strip with a width of 6.56.5 millimeters. Jackson has enough paint to make a strip 2525 meters long. How many square centimeters of paper could Jackson cover with paint?

162,500162{,}500

162.5162.5

1,6251{,}625

1,625,0001{,}625{,}000

16,25016{,}250

Nivel de dificultad: 1200

Solución:

Al convertir las unidades, la franja tiene 0.650.65 cm de ancho y 25002500 cm de largo, así que su área es 0.65×2500=16250.65\times 2500=1625 centímetros cuadrados.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Converting units, the strip is 0.650.65 cm wide and 25002500 cm long, so its area is 0.65×2500=16250.65\times 2500=1625 square centimeters.

Thus, the correct answer is C.

5.

Estás jugando un juego. Un rectángulo 2×12\times 1 cubre dos casillas adyacentes (orientado horizontal o verticalmente) de una cuadrícula 3×33\times 3 de casillas, pero no te dicen cuáles dos casillas están cubiertas. Tu objetivo es encontrar al menos una casilla que esté cubierta por el rectángulo. Un "turno" consiste en que adivines una casilla, tras lo cual te dicen si esa casilla está cubierta por el rectángulo oculto. ¿Cuál es el número mínimo de turnos que necesitas para garantizar que al menos una de las casillas que adivinaste esté cubierta por el rectángulo?

You are playing a game. A 2×12\times 1 rectangle covers two adjacent squares (oriented either horizontally or vertically) of a 3×33\times 3 grid of squares, but you are not told which two squares are covered. Your goal is to find at least one square that is covered by the rectangle. A "turn" consists of you guessing a square, after which you are told whether that square is covered by the hidden rectangle. What is the minimum number of turns you need to ensure that at least one of your guessed squares is covered by the rectangle?

33

55

44

88

66

Nivel de dificultad: 1350

Solución:

Un conjunto de casillas adivinadas garantiza tocar el dominó si y solo si las casillas sin adivinar no contienen dos casillas adyacentes, ya que de lo contrario el dominó podría esconderse en ese par adyacente. El conjunto más grande de casillas mutuamente no adyacentes en la cuadrícula 3×33\times 3 es el patrón de tablero de 55 casillas (las cuatro esquinas más el centro). Así que a lo sumo se pueden dejar 55 casillas sin adivinar, y debes adivinar 95=4.9-5=4.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

A set of guessed squares is guaranteed to hit the domino if and only if the un-guessed squares contain no two adjacent squares, since otherwise the domino could hide on that adjacent pair. The largest set of pairwise non-adjacent squares in the 3×33\times 3 grid is the 55-square checkerboard (four corners plus the center). So at most 55 squares can be left unguessed, and you must guess 95=4.9-5=4.

Thus, the correct answer is C.

6.

Cuando las raíces del polinomio

P(x)=(x1)1(x2)2(x3)3(x10)10 \begin{gathered} P(x)=(x-1)^1(x-2)^2 \\ {}\cdot (x-3)^3\cdots \\ {}\cdot (x-10)^{10} \end{gathered}

se eliminan de la recta numérica, lo que queda es la unión de 1111 intervalos abiertos disjuntos. ¿En cuántos de estos intervalos es P(x)P(x) positivo?

When the roots of the polynomial

P(x)=(x1)1(x2)2(x3)3(x10)10 \begin{gathered} P(x)=(x-1)^1(x-2)^2 \\ {}\cdot (x-3)^3\cdots \\ {}\cdot (x-10)^{10} \end{gathered}

are removed from the number line, what remains is the union of 1111 disjoint open intervals. On how many of these intervals is P(x)P(x) positive?

33

77

66

44

55

Nivel de dificultad: 1380

Solución:

El exponente del factor (xk)(x-k) es k,k, así que el signo de PP cambia en x=kx=k solo cuando kk es impar, es decir, en 1,3,5,7,9.1,3,5,7,9. Para x>10x\gt 10 todos los factores son positivos, así que P>0.P\gt 0. Barriendo hacia la izquierda y cambiando de signo en cada raíz impar, los intervalos positivos son (10,),(10,\infty), (9,10),(9,10), (6,7),(6,7), (5,6),(5,6), (2,3),(2,3), y (1,2),(1,2), seis intervalos en total.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

The exponent of the factor (xk)(x-k) is k,k, so the sign of PP changes at x=kx=k only when kk is odd, i.e. at 1,3,5,7,9.1,3,5,7,9. For x>10x\gt 10 every factor is positive, so P>0.P\gt 0. Sweeping left and flipping at each odd root, the positive intervals are (10,),(10,\infty), (9,10),(9,10), (6,7),(6,7), (5,6),(5,6), (2,3),(2,3), and (1,2)(1,2) — six intervals in all.

Thus, the correct answer is C.

7.

¿Para cuántos enteros nn la expresión

log(n2)(logn)2logn3 \sqrt{\frac{\log(n^2)-(\log n)^2}{\log n-3}}

representa un número real, donde log\log denota el logaritmo en base 1010?

For how many integers nn does the expression

log(n2)(logn)2logn3 \sqrt{\frac{\log(n^2)-(\log n)^2}{\log n-3}}

represent a real number, where log\log denotes the base 1010 logarithm?

900900

33

902902

22

901901

Nivel de dificultad: 1530

Solución:

Escribe L=logn.L=\log n. Entonces log(n2)(logn)2\log(n^2)-(\log n)^2 =2LL2=2L-L^2 =L(2L),=L(2-L), y la fracción es L(2L)L3.\dfrac{L(2-L)}{L-3}. Un análisis de signos muestra que esto es 0\ge 0 exactamente cuando L0L\le 0 o 2L<3.2\le L\lt 3. Como nn es un entero positivo, L0L\le 0 obliga a n=1,n=1, mientras que 2L<32\le L\lt 3 da 100n999,100\le n\le 999, que son 900900 valores. En total 1+900=901.1+900=901.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Write L=logn.L=\log n. Then log(n2)(logn)2\log(n^2)-(\log n)^2 =2LL2=2L-L^2 =L(2L),=L(2-L), and the fraction is L(2L)L3.\dfrac{L(2-L)}{L-3}. A sign chart shows this is 0\ge 0 exactly when L0L\le 0 or 2L<3.2\le L\lt 3. Since nn is a positive integer, L0L\le 0 forces n=1,n=1, while 2L<32\le L\lt 3 gives 100n999,100\le n\le 999, which is 900900 values. In total 1+900=901.1+900=901.

Thus, the correct answer is E.

8.

¿Cuántos subconjuntos no vacíos BB de {0,1,2,3,,12}\{0,1,2,3,\ldots,12\} tienen la propiedad de que el número de elementos de BB es igual al elemento mínimo de BB? Por ejemplo, B={4,6,8,11}B=\{4,6,8,11\} satisface la condición.

How many nonempty subsets BB of {0,1,2,3,,12}\{0,1,2,3,\ldots,12\} have the property that the number of elements in BB is equal to the least element of B?B? For example, B={4,6,8,11}B=\{4,6,8,11\} satisfies the condition.

256256

136136

108108

144144

156156

Nivel de dificultad: 1570

Solución:

Si el elemento mínimo es m (m1),m\ (m\ge 1), entonces B=m|B|=m y los m1m-1 elementos restantes provienen de {m+1,,12},\{m+1,\ldots,12\}, un conjunto de tamaño 12m.12-m. El conteo es m1(12mm1)=(110)+(101)+(92)+(83)+(74)+(65), \begin{aligned} \sum_{m\ge 1}\binom{12-m}{m-1} &=\binom{11}{0} \\ &\quad {}+\binom{10}{1} \\ &\quad {}+\binom{9}{2} \\ &\quad {}+\binom{8}{3} \\ &\quad {}+\binom{7}{4} \\ &\quad {}+\binom{6}{5}, \end{aligned} que es igual a 1+10+36+56+35+61+10+36+56+35+6 =144.=144.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

If the least element is m (m1),m\ (m\ge 1), then B=m|B|=m and the remaining m1m-1 elements come from {m+1,,12},\{m+1,\ldots,12\}, a set of size 12m.12-m. The count is m1(12mm1)=(110)+(101)+(92)+(83)+(74)+(65), \begin{aligned} \sum_{m\ge 1}\binom{12-m}{m-1} &=\binom{11}{0} \\ &\quad {}+\binom{10}{1} \\ &\quad {}+\binom{9}{2} \\ &\quad {}+\binom{8}{3} \\ &\quad {}+\binom{7}{4} \\ &\quad {}+\binom{6}{5}, \end{aligned} which equals 1+10+36+56+35+61+10+36+56+35+6 =144.=144.

Thus, the correct answer is D.

9.

¿Cuál es el área de la región en el plano de coordenadas definida por

x1+y11? ||x|-1|+||y|-1|\le 1?

What is the area of the region in the coordinate plane defined by

x1+y11? ||x|-1|+||y|-1|\le 1?

22

88

44

1515

1212

Nivel de dificultad: 1500

Solución:

Reemplazando x,yx,y por x,y,|x|,|y|, la condición x1+y11|x-1|+|y-1|\le 1 describe un rombo centrado en (1,1)(1,1) con diagonales de longitud 2,2, por lo que su área es 2.2. Está por completo en el primer cuadrante (tocando los ejes solo en puntos aislados), así que al reflejarlo respecto a los dos ejes se producen 44 copias disjuntas. El área total es 4×2=8.4\times 2=8.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Replacing x,yx,y by x,y,|x|,|y|, the condition x1+y11|x-1|+|y-1|\le 1 describes a diamond centered at (1,1)(1,1) with diagonals of length 2,2, hence area 2.2. It lies entirely in the first quadrant (touching the axes only at single points), so reflecting across the two axes produces 44 disjoint copies. The total area is 4×2=8.4\times 2=8.

Thus, the correct answer is B.

10.

En el plano xyxy, un círculo de radio 44 con centro en el semieje positivo xx es tangente al eje yy en el origen, y un círculo de radio 1010 con centro en el semieje positivo yy es tangente al eje xx en el origen. ¿Cuál es la pendiente de la recta que pasa por los dos puntos en los que estos círculos se intersecan?

In the xyxy-plane, a circle of radius 44 with center on the positive xx-axis is tangent to the yy-axis at the origin, and a circle with radius 1010 with center on the positive yy-axis is tangent to the xx-axis at the origin. What is the slope of the line passing through the two points at which these circles intersect?

27\dfrac{2}{7}

37\dfrac{3}{7}

229\dfrac{2}{\sqrt{29}}

129\dfrac{1}{\sqrt{29}}

25\dfrac{2}{5}

Nivel de dificultad: 1440

Solución:

Los círculos son (x4)2+y2=16(x-4)^2+y^2=16 y x2+(y10)2=100,x^2+(y-10)^2=100, es decir, x2+y2=8xx^2+y^2=8x y x2+y2=20y.x^2+y^2=20y. Al restar se obtiene 8x=20y,8x=20y, así que los puntos de intersección están sobre y=25x,y=\tfrac{2}{5}x, que tiene pendiente 25.\tfrac{2}{5}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

The circles are (x4)2+y2=16(x-4)^2+y^2=16 and x2+(y10)2=100,x^2+(y-10)^2=100, i.e. x2+y2=8xx^2+y^2=8x and x2+y2=20y.x^2+y^2=20y. Subtracting gives 8x=20y,8x=20y, so the intersection points lie on y=25x,y=\tfrac{2}{5}x, which has slope 25.\tfrac{2}{5}.

Thus, the correct answer is E.

11.

¿Cuál es el área máxima de un trapecio isósceles que tiene lados no paralelos de longitud 11 y una base que es el doble de larga que la otra?

What is the maximum area of an isosceles trapezoid that has legs of length 11 and one base twice as long as the other?

54\dfrac{5}{4}

87\dfrac{8}{7}

524\dfrac{5\sqrt{2}}{4}

32\dfrac{3}{2}

334\dfrac{3\sqrt{3}}{4}

Nivel de dificultad: 1570

Solución:

Sean las bases aa y 2a.2a. Cada lado no paralelo tiene un desplazamiento horizontal de a2,\tfrac{a}{2}, así que la altura es 1a24\sqrt{1-\tfrac{a^2}{4}} y el área es A=3a21a24.A=\tfrac{3a}{2}\sqrt{1-\tfrac{a^2}{4}}. Entonces A2=94(a2a44),A^2=\tfrac94\left(a^2-\tfrac{a^4}{4}\right), que se maximiza cuando a2=2.a^2=2. Ahí la altura es 12\tfrac{1}{\sqrt2} y A=32212=32.A=\tfrac{3\sqrt2}{2}\cdot\tfrac{1}{\sqrt2}=\tfrac{3}{2}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Let the bases be aa and 2a.2a. Each leg has horizontal offset a2,\tfrac{a}{2}, so the height is 1a24\sqrt{1-\tfrac{a^2}{4}} and the area is A=3a21a24.A=\tfrac{3a}{2}\sqrt{1-\tfrac{a^2}{4}}. Then A2=94(a2a44),A^2=\tfrac94\left(a^2-\tfrac{a^4}{4}\right), maximized when a2=2.a^2=2. There the height is 12\tfrac{1}{\sqrt2} and A=32212=32.A=\tfrac{3\sqrt2}{2}\cdot\tfrac{1}{\sqrt2}=\tfrac{3}{2}.

Thus, the correct answer is D.

12.

Para los números complejos u=a+biu=a+bi y v=c+di,v=c+di, define la operación binaria \otimes mediante

uv=ac+bdi. u\otimes v=ac+bdi.

Supón que zz es un número complejo tal que zz=z2+40.z\otimes z=z^2+40. ¿Cuánto vale z|z|?

For complex numbers u=a+biu=a+bi and v=c+di,v=c+di, define the binary operation \otimes by

uv=ac+bdi. u\otimes v=ac+bdi.

Suppose zz is a complex number such that zz=z2+40.z\otimes z=z^2+40. What is z?|z|?

22

55

5\sqrt{5}

10\sqrt{10}

525\sqrt{2}

Solución:

Con z=a+bi,z=a+bi, tenemos zz=a2+b2iz\otimes z=a^2+b^2 i y z2+40=(a2b2+40)+2abi.z^2+40=(a^2-b^2+40)+2abi. Las partes reales dan a2=a2b2+40,a^2=a^2-b^2+40, así que b2=40.b^2=40. Las partes imaginarias dan b2=2ab,b^2=2ab, así que b=2ab=2a y a2=b24=10.a^2=\tfrac{b^2}{4}=10. Entonces z2=a2+b2=50,|z|^2=a^2+b^2=50, por lo que z=52.|z|=5\sqrt{2}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

With z=a+bi,z=a+bi, we have zz=a2+b2iz\otimes z=a^2+b^2 i and z2+40=(a2b2+40)+2abi.z^2+40=(a^2-b^2+40)+2abi. The real parts give a2=a2b2+40,a^2=a^2-b^2+40, so b2=40.b^2=40. The imaginary parts give b2=2ab,b^2=2ab, so b=2ab=2a and a2=b24=10.a^2=\tfrac{b^2}{4}=10. Then z2=a2+b2=50,|z|^2=a^2+b^2=50, so z=52.|z|=5\sqrt{2}.

Thus, the correct answer is E.

13.

Una caja rectangular PP tiene longitudes de aristas distintas a,a, bb y c.c. La suma de las longitudes de las 1212 aristas de PP es 13,13, la suma de las áreas de las 66 caras de PP es 112,\tfrac{11}{2}, y el volumen de PP es 12.\tfrac{1}{2}. ¿Cuál es la longitud de la diagonal interior más larga que conecta dos vértices de PP?

A rectangular box PP has distinct edge lengths a,a, b,b, and c.c. The sum of the lengths of all 1212 edges of PP is 13,13, the sum of the areas of all 66 faces of PP is 112,\tfrac{11}{2}, and the volume of PP is 12.\tfrac{1}{2}. What is the length of the longest interior diagonal connecting two vertices of P?P?

22

38\dfrac{3}{8}

98\dfrac{9}{8}

94\dfrac{9}{4}

32\dfrac{3}{2}

Nivel de dificultad: 1500

Solución:

Por las aristas, 4(a+b+c)=13,4(a+b+c)=13, así que a+b+c=134.a+b+c=\tfrac{13}{4}. Por las caras, 2(ab+bc+ca)=112,2(ab+bc+ca)=\tfrac{11}{2}, así que ab+bc+ca=114.ab+bc+ca=\tfrac{11}{4}. Entonces a2+b2+c2=(134)22114=169168816=8116, \begin{aligned} a^2+b^2+c^2 &=\left(\tfrac{13}{4}\right)^2-2\cdot\tfrac{11}{4} \\ &=\tfrac{169}{16}-\tfrac{88}{16} \\ &=\tfrac{81}{16}, \end{aligned} así que la diagonal es 8116=94.\sqrt{\tfrac{81}{16}}=\tfrac{9}{4}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

From the edges, 4(a+b+c)=13,4(a+b+c)=13, so a+b+c=134.a+b+c=\tfrac{13}{4}. From the faces, 2(ab+bc+ca)=112,2(ab+bc+ca)=\tfrac{11}{2}, so ab+bc+ca=114.ab+bc+ca=\tfrac{11}{4}. Then a2+b2+c2=(134)22114=169168816=8116, \begin{aligned} a^2+b^2+c^2 &=\left(\tfrac{13}{4}\right)^2-2\cdot\tfrac{11}{4} \\ &=\tfrac{169}{16}-\tfrac{88}{16} \\ &=\tfrac{81}{16}, \end{aligned} so the diagonal is 8116=94.\sqrt{\tfrac{81}{16}}=\tfrac{9}{4}.

Thus, the correct answer is D.

14.

¿Para cuántos pares ordenados (a,b)(a,b) de enteros el polinomio x3+ax2+bx+6x^3+ax^2+bx+6 tiene 33 raíces enteras distintas?

For how many ordered pairs (a,b)(a,b) of integers does the polynomial x3+ax2+bx+6x^3+ax^2+bx+6 have 33 distinct integer roots?

55

66

88

77

44

Nivel de dificultad: 1630

Solución:

Por Vieta, las tres raíces enteras distintas multiplican a 6.-6. Los conjuntos de tres enteros distintos con producto 6-6 son {1,2,3},\{1,2,-3\}, {1,2,3},\{1,-2,3\}, {1,2,3},\{-1,2,3\}, {1,2,3},\{-1,-2,-3\}, y {1,1,6}.\{1,-1,6\}. Cada conjunto determina a=(p+q+r)a=-(p+q+r) y b=pq+qr+rp,b=pq+qr+rp, y los cinco dan pares diferentes, así que hay 55 pares ordenados (a,b).(a,b).

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

By Vieta, the three distinct integer roots multiply to 6.-6. The sets of three distinct integers with product 6-6 are {1,2,3},\{1,2,-3\}, {1,2,3},\{1,-2,3\}, {1,2,3},\{-1,2,3\}, {1,2,3},\{-1,-2,-3\}, and {1,1,6}.\{1,-1,6\}. Each set determines a=(p+q+r)a=-(p+q+r) and b=pq+qr+rp,b=pq+qr+rp, and all five give different pairs, so there are 55 ordered pairs (a,b).(a,b).

Thus, the correct answer is A.

15.

Supón que a,a, b,b, y cc son enteros positivos tales que

a14+b15=c210. \frac{a}{14}+\frac{b}{15}=\frac{c}{210}.

¿Cuáles de los siguientes enunciados son necesariamente verdaderos?

I. Si gcd(a,14)=1\gcd(a,14)=1 o gcd(b,15)=1\gcd(b,15)=1 o ambos, entonces gcd(c,210)=1.\gcd(c,210)=1.

II. Si gcd(c,210)=1,\gcd(c,210)=1, entonces gcd(a,14)=1\gcd(a,14)=1 o gcd(b,15)=1\gcd(b,15)=1 o ambos.

III. gcd(c,210)=1\gcd(c,210)=1 si y solo si gcd(a,14)=gcd(b,15)=1.\gcd(a,14)=\gcd(b,15)=1.

Suppose a,a, b,b, and cc are positive integers such that

a14+b15=c210. \frac{a}{14}+\frac{b}{15}=\frac{c}{210}.

Which of the following statements are necessarily true?

I. If gcd(a,14)=1\gcd(a,14)=1 or gcd(b,15)=1\gcd(b,15)=1 or both, then gcd(c,210)=1.\gcd(c,210)=1.

II. If gcd(c,210)=1,\gcd(c,210)=1, then gcd(a,14)=1\gcd(a,14)=1 or gcd(b,15)=1\gcd(b,15)=1 or both.

III. gcd(c,210)=1\gcd(c,210)=1 if and only if gcd(a,14)=gcd(b,15)=1.\gcd(a,14)=\gcd(b,15)=1.

I, II y III

I, II, and III

Solo I

I only

Solo I y II

I and II only

Solo III

III only

Solo II y III

II and III only

Solución:

Multiplicando por 210210 se obtiene c=15a+14b.c=15a+14b. Como 151(mod14),15\equiv 1\pmod{14}, obtenemos ca(mod14),c\equiv a\pmod{14}, así que gcd(c,14)=1\gcd(c,14)=1 si y solo si gcd(a,14)=1.\gcd(a,14)=1. Como 141(mod15),14\equiv -1\pmod{15}, obtenemos cb(mod15),c\equiv -b\pmod{15}, así que gcd(c,15)=1\gcd(c,15)=1 si y solo si gcd(b,15)=1.\gcd(b,15)=1. Como 210=1415210=14\cdot 15 con gcd(14,15)=1,\gcd(14,15)=1, el enunciado III se sigue: gcd(c,210)=1\gcd(c,210)=1 si y solo si ambos se cumplen. El enunciado II es la implicación directa de III, por lo que es verdadero. El enunciado I es falso: si gcd(a,14)=1\gcd(a,14)=1 pero gcd(b,15)1,\gcd(b,15)\ne 1, entonces gcd(c,15)1,\gcd(c,15)\ne 1, así que gcd(c,210)1.\gcd(c,210)\ne 1. Solo II y III son verdaderos.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Multiplying by 210210 gives c=15a+14b.c=15a+14b. Since 151(mod14),15\equiv 1\pmod{14}, we get ca(mod14),c\equiv a\pmod{14}, so gcd(c,14)=1\gcd(c,14)=1 iff gcd(a,14)=1.\gcd(a,14)=1. Since 141(mod15),14\equiv -1\pmod{15}, we get cb(mod15),c\equiv -b\pmod{15}, so gcd(c,15)=1\gcd(c,15)=1 iff gcd(b,15)=1.\gcd(b,15)=1. As 210=1415210=14\cdot 15 with gcd(14,15)=1,\gcd(14,15)=1, statement III follows: gcd(c,210)=1\gcd(c,210)=1 iff both hold. Statement II is the forward implication of III, hence true. Statement I is false: if gcd(a,14)=1\gcd(a,14)=1 but gcd(b,15)1,\gcd(b,15)\ne 1, then gcd(c,15)1,\gcd(c,15)\ne 1, so gcd(c,210)1.\gcd(c,210)\ne 1. Only II and III are true.

Thus, the correct answer is E.

16.

En Coinland, hay tres tipos de monedas, con valores 6,6, 10,10, y 15.15. ¿Cuál es la suma de los dígitos de la máxima cantidad de dinero que es imposible tener?

In Coinland, there are three types of coins, each worth 6,6, 10,10, and 15.15. What is the sum of the digits of the maximum amount of money that is impossible to have?

88

1010

77

1111

99

Nivel de dificultad: 1660

Solución:

Las cantidades 30,31,32,33,34,3530,31,32,33,34,35 son todas alcanzables (por ejemplo 30=65,30=6\cdot 5, 31=6+10+15,31=6+10+15, 32=62+102,32=6\cdot 2+10\cdot 2, 33=63+15,33=6\cdot 3+15, 34=64+10,34=6\cdot 4+10, 35=10+10+1535=10+10+15). Agregar 66 luego alcanza toda cantidad mayor. Al revisar por debajo, 2929 es imposible, ya que 296, 2910, 291529-6,\ 29-10,\ 29-15 son todos imposibles. Así que la mayor cantidad imposible es 29,29, cuya suma de dígitos es 2+9=11.2+9=11.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

The amounts 30,31,32,33,34,3530,31,32,33,34,35 are all attainable (for instance 30=65,30=6\cdot 5, 31=6+10+15,31=6+10+15, 32=62+102,32=6\cdot 2+10\cdot 2, 33=63+15,33=6\cdot 3+15, 34=64+10,34=6\cdot 4+10, 35=10+10+1535=10+10+15). Adding 66's then reaches every larger amount. Checking below, 2929 is impossible, since 296, 2910, 291529-6,\ 29-10,\ 29-15 are all impossible. So the largest impossible amount is 29,29, whose digit sum is 2+9=11.2+9=11.

Thus, the correct answer is D.

17.

El triángulo ABCABC tiene longitudes de lados en progresión aritmética, y el lado más pequeño tiene longitud 6.6. Si el triángulo tiene un ángulo de 120,120^\circ, ¿cuál es el área de ABCABC?

Triangle ABCABC has side lengths in arithmetic progression, and the smallest side has length 6.6. If the triangle has an angle of 120,120^\circ, what is the area of ABC?ABC?

12312\sqrt{3}

868\sqrt{6}

14214\sqrt{2}

20220\sqrt{2}

15315\sqrt{3}

Solución:

Sean los lados 6, 6+d, 6+2d.6,\ 6+d,\ 6+2d. El ángulo de 120120^\circ está frente al lado más largo, así que (6+2d)2=62+(6+d)2(6+2d)^2=6^2+(6+d)^2 26(6+d)cos120.-2\cdot 6\cdot(6+d)\cos 120^\circ. Usando cos120=12\cos 120^\circ=-\tfrac12 se obtiene 3d2+6d72=0,3d^2+6d-72=0, así que d=4d=4 y los lados son 6,10,14.6,10,14. El área es 12610sin120\tfrac12\cdot 6\cdot 10\cdot\sin 120^\circ =3032=30\cdot\tfrac{\sqrt3}{2} =153.=15\sqrt3.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Let the sides be 6, 6+d, 6+2d.6,\ 6+d,\ 6+2d. The 120120^\circ angle faces the longest side, so (6+2d)2=62+(6+d)2(6+2d)^2=6^2+(6+d)^2 26(6+d)cos120.-2\cdot 6\cdot(6+d)\cos 120^\circ. Using cos120=12\cos 120^\circ=-\tfrac12 gives 3d2+6d72=0,3d^2+6d-72=0, so d=4d=4 and the sides are 6,10,14.6,10,14. The area is 12610sin120\tfrac12\cdot 6\cdot 10\cdot\sin 120^\circ =3032=30\cdot\tfrac{\sqrt3}{2} =153.=15\sqrt3.

Thus, the correct answer is E.

18.

El año académico pasado, Yolanda y Zelda tomaron cursos diferentes que no necesariamente aplicaron la misma cantidad de exámenes cortos durante cada uno de los dos semestres. El promedio de Yolanda en todos los exámenes cortos que tomó durante el primer semestre fue 33 puntos más alto que el promedio de Zelda en todos los exámenes cortos que tomó durante el primer semestre. El promedio de Yolanda en todos los exámenes cortos que tomó durante el segundo semestre fue 1818 puntos más alto que su promedio del primer semestre, y de nuevo fue 33 puntos más alto que el promedio de Zelda en todos los exámenes cortos que Zelda tomó durante su segundo semestre. ¿Cuál de los siguientes enunciados no puede ser verdadero de ninguna manera?

Last academic year Yolanda and Zelda took different courses that did not necessarily administer the same number of quizzes during each of the two semesters. Yolanda's average on all the quizzes she took during the first semester was 33 points higher than Zelda's average on all the quizzes she took during the first semester. Yolanda's average on all the quizzes she took during the second semester was 1818 points higher than her average for the first semester and was again 33 points higher than Zelda's average on all the quizzes Zelda took during her second semester. Which one of the following statements cannot possibly be true?

El promedio de exámenes cortos de Yolanda en el año académico fue 2222 puntos más alto que el de Zelda.

Yolanda's quiz average for the academic year was 2222 points higher than Zelda's.

El promedio de exámenes cortos de Zelda en el año académico fue más alto que el de Yolanda.

Zelda's quiz average for the academic year was higher than Yolanda's.

El promedio de exámenes cortos de Yolanda en el año académico fue 33 puntos más alto que el de Zelda.

Yolanda's quiz average for the academic year was 33 points higher than Zelda's.

El promedio de exámenes cortos de Zelda en el año académico fue igual al de Yolanda.

Zelda's quiz average for the academic year equaled Yolanda's.

Si Zelda hubiera obtenido 33 puntos más en cada examen corto que tomó, entonces habría tenido el mismo promedio del año académico que Yolanda.

If Zelda had scored 33 points higher on each quiz she took, then she would have had the same average for the academic year as Yolanda.

Nivel de dificultad: 1800

Solución:

Fija el promedio de Zelda del primer semestre en 0.0. Entonces el primer semestre de Yolanda es 3,3, su segundo semestre es 3+18=21,3+18=21, y el segundo semestre de Zelda es 213=18.21-3=18. El promedio anual de cada persona es un promedio ponderado de sus dos promedios semestrales, así que el promedio anual de Yolanda está entre 33 y 21,21, y el de Zelda está entre 00 y 18.18. La mayor diferencia posible Yolanda - Zelda es por lo tanto a lo sumo 210=21,21-0=21, así que nunca puede ser 22.22. Todos los demás enunciados son alcanzables para cantidades de exámenes adecuadas.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

Set Zelda's first-semester average to 0.0. Then Yolanda's first semester is 3,3, her second semester is 3+18=21,3+18=21, and Zelda's second semester is 213=18.21-3=18. Each person's yearly average is a weighted average of their two semester averages, so Yolanda's year average lies between 33 and 21,21, and Zelda's lies between 00 and 18.18. The largest possible gap Yolanda - Zelda is therefore at most 210=21,21-0=21, so it can never be 22.22. All the other statements are achievable for suitable quiz counts.

Thus, the correct answer is A.

19.

Cada una de 20232023 pelotas se coloca en uno de 33 recipientes. ¿Cuál de las siguientes opciones es la más cercana a la probabilidad de que cada uno de los recipientes contenga un número impar de pelotas?

Each of 20232023 balls is placed in one of 33 bins. Which of the following is closest to the probability that each of the bins will contain an odd number of balls?

23\dfrac{2}{3}

310\dfrac{3}{10}

12\dfrac{1}{2}

13\dfrac{1}{3}

14\dfrac{1}{4}

Nivel de dificultad: 1990

Solución:

Al contar las asignaciones en las que los tres recipientes son impares con el filtro de paridad se obtiene 18S{1,2,3}(1)S(32S)n=3n34 \scriptsize\frac{1}{8}\sum_{S\subseteq\{1,2,3\}}(-1)^{|S|}(3-2|S|)^n=\frac{3^n-3}{4} para valores impares de n.n. Al dividir entre el total de 3n3^n asignaciones, la probabilidad es 3n343n,\dfrac{3^n-3}{4\cdot 3^n}, que para n=2023n=2023 está extremadamente cerca de 14.\tfrac14.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Counting assignments where all three bins are odd with the parity filter gives 18S{1,2,3}(1)S(32S)n=3n34 \scriptsize\frac{1}{8}\sum_{S\subseteq\{1,2,3\}}(-1)^{|S|}(3-2|S|)^n=\frac{3^n-3}{4} for odd n.n. Dividing by the 3n3^n total assignments, the probability is 3n343n,\dfrac{3^n-3}{4\cdot 3^n}, which for n=2023n=2023 is extremely close to 14.\tfrac14.

Thus, the correct answer is E.

20.

La rana Cyrus salta 22 unidades en una dirección, luego 22 más en otra dirección. ¿Cuál es la probabilidad de que caiga a menos de 11 unidad de su posición inicial?

Cyrus the frog jumps 22 units in a direction, then 22 more in another direction. What is the probability that he lands less than 11 unit away from his starting position?

16\dfrac{1}{6}

15\dfrac{1}{5}

38\dfrac{\sqrt{3}}{8}

arctan12π\dfrac{\arctan\tfrac12}{\pi}

2arcsin14π\dfrac{2\arcsin\tfrac14}{\pi}

Nivel de dificultad: 2110

Solución:

Toma el primer salto como (2,0)(2,0) y el segundo como (2cosθ,2sinθ)(2\cos\theta,2\sin\theta) con θ\theta uniforme en [0,2π).[0,2\pi). La distancia de aterrizaje satisface R2=(2+2cosθ)2R^2=(2+2\cos\theta)^2 +(2sinθ)2+(2\sin\theta)^2 =8+8cosθ.=8+8\cos\theta. Necesitamos R<1,R\lt 1, es decir, cosθ<78.\cos\theta\lt-\tfrac78. La medida de tales ángulos es 2arccos78,2\arccos\tfrac78, así que la probabilidad es 2arccos782π=arccos78π.\dfrac{2\arccos\tfrac78}{2\pi}= \dfrac{\arccos\tfrac78}{\pi}. Usando arccos(12x2)=2arcsinx\arccos(1-2x^2)=2\arcsin x con x=14x=\tfrac14 se obtiene arccos78=2arcsin14,\arccos\tfrac78=2\arcsin\tfrac14, así que la probabilidad es 2arcsin14π.\dfrac{2\arcsin\tfrac14}{\pi}.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Take the first jump as (2,0)(2,0) and the second as (2cosθ,2sinθ)(2\cos\theta,2\sin\theta) with θ\theta uniform on [0,2π).[0,2\pi). The landing distance satisfies R2=(2+2cosθ)2R^2=(2+2\cos\theta)^2 +(2sinθ)2+(2\sin\theta)^2 =8+8cosθ.=8+8\cos\theta. We need R<1,R\lt 1, i.e. cosθ<78.\cos\theta\lt-\tfrac78. The measure of such angles is 2arccos78,2\arccos\tfrac78, so the probability is 2arccos782π=arccos78π.\dfrac{2\arccos\tfrac78}{2\pi}= \dfrac{\arccos\tfrac78}{\pi}. Using arccos(12x2)=2arcsinx\arccos(1-2x^2)=2\arcsin x with x=14x=\tfrac14 gives arccos78=2arcsin14,\arccos\tfrac78=2\arcsin\tfrac14, so the probability is 2arcsin14π.\dfrac{2\arcsin\tfrac14}{\pi}.

Thus, the correct answer is E.

21.

Una pantalla de lámpara tiene la forma de la superficie lateral del tronco de un cono circular recto. La altura del tronco es 333\sqrt{3} pulgadas, su diámetro superior es 66 pulgadas, y su diámetro inferior es 1212 pulgadas. Un insecto está en la parte inferior de la pantalla y hay una gota de miel en el borde superior de la pantalla, en el punto más alejado del insecto. El insecto quiere arrastrarse hasta la miel, pero debe permanecer sobre la superficie de la pantalla. ¿Cuál es la longitud en pulgadas de su trayectoria más corta hasta la miel?

A lampshade is made in the form of the lateral surface of the frustum of a right circular cone. The height of the frustum is 333\sqrt{3} inches, its top diameter is 66 inches, and its bottom diameter is 1212 inches. A bug is at the bottom of the lampshade and there is a glob of honey on the top edge of the lampshade at the spot farthest from the bug. The bug wants to crawl to the honey, but it must stay on the surface of the lampshade. What is the length in inches of its shortest path to the honey?

6+3π6+3\pi

6+6π6+6\pi

636\sqrt{3}

656\sqrt{5}

63+π6\sqrt{3}+\pi

Nivel de dificultad: 2020

Solución:

Extiende el tronco a un cono completo. Como los radios son 33 y 66 con banda inclinada 6,6, el vértice está a distancia inclinada 66 del borde superior y 1212 del borde inferior. La circunferencia inferior 12π12\pi se desenrolla en un sector de radio 1212 y ángulo 12π12=π.\dfrac{12\pi}{12}=\pi. Coloca al insecto en (12,0)(12,0) en este patrón; la miel, a mitad de camino alrededor de la base, está a radio 66 y ángulo π2.\tfrac{\pi}{2}. La cuerda recta entre ellos pasa dentro del radio 66 (fuera de la superficie), así que la geodésica va tangente al círculo de radio 6:6: la tangente tiene longitud 12262=63\sqrt{12^2-6^2}=6\sqrt3 y toca en el ángulo π3,\tfrac{\pi}{3}, tras lo cual la trayectoria sigue el arco de ángulo π6\tfrac{\pi}{6} sobre el radio 6,6, de longitud 6π6=π.6\cdot\tfrac{\pi}{6}=\pi. La trayectoria más corta es 63+π.6\sqrt3+\pi.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Extend the frustum to a full cone. Since the radii are 33 and 66 with slant band 6,6, the apex is slant distance 66 from the top rim and 1212 from the bottom rim. The bottom circumference 12π12\pi unrolls to a sector of radius 1212 and angle 12π12=π.\dfrac{12\pi}{12}=\pi. Place the bug at (12,0)(12,0) in this pattern; the honey, halfway around the base, is at radius 66 and angle π2.\tfrac{\pi}{2}. The straight chord between them passes within radius 66 (off the surface), so the geodesic goes tangent to the circle of radius 6:6: the tangent has length 12262=63\sqrt{12^2-6^2}=6\sqrt3 and touches at angle π3,\tfrac{\pi}{3}, after which the path follows the arc of angle π6\tfrac{\pi}{6} on radius 6,6, of length 6π6=π.6\cdot\tfrac{\pi}{6}=\pi. The shortest path is 63+π.6\sqrt3+\pi.

Thus, the correct answer is E.

22.

Una función de valores reales ff tiene la propiedad de que para todos los números reales aa y b,b,

f(a+b)+f(ab)=2f(a)f(b). \begin{gathered} f(a+b)+f(a-b) \\ =2f(a)f(b). \end{gathered}

¿Cuál de los siguientes no puede ser el valor de f(1)f(1)?

A real-valued function ff has the property that for all real numbers aa and b,b,

f(a+b)+f(ab)=2f(a)f(b). \begin{gathered} f(a+b)+f(a-b) \\ =2f(a)f(b). \end{gathered}

Which one of the following cannot be the value of f(1)?f(1)?

00

11

1-1

22

2-2

Nivel de dificultad: 2020

Solución:

Haciendo a=b=0a=b=0 se obtiene 2f(0)=2f(0)2,2f(0)=2f(0)^2, así que f(0)=0f(0)=0 o f(0)=1.f(0)=1. Si f(0)=0,f(0)=0, entonces haciendo b=0b=0 se obliga a f0,f\equiv 0, lo que da f(1)=0.f(1)=0. En caso contrario f(0)=1,f(0)=1, y haciendo a=ba=b se obtiene f(2a)=2f(a)211f(2a)=2f(a)^2-1\ge -1 para todo a.a. En particular, con a=12,a=\tfrac12, f(1)=2f ⁣(12)211.f(1)=2f\!\left(\tfrac12\right)^2-1\ge -1. Así que f(1)1,f(1)\ge -1, y de hecho todo valor en [1,)[-1,\infty) es alcanzable (por ejemplo f(x)=cos(kx)f(x)=\cos(kx) o cosh(kx)\cosh(kx)). Por lo tanto 2-2 es imposible.

Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Setting a=b=0a=b=0 gives 2f(0)=2f(0)2,2f(0)=2f(0)^2, so f(0)=0f(0)=0 or f(0)=1.f(0)=1. If f(0)=0,f(0)=0, then setting b=0b=0 forces f0,f\equiv 0, giving f(1)=0.f(1)=0. Otherwise f(0)=1,f(0)=1, and setting a=ba=b gives f(2a)=2f(a)211f(2a)=2f(a)^2-1\ge -1 for every a.a. In particular, with a=12,a=\tfrac12, f(1)=2f ⁣(12)211.f(1)=2f\!\left(\tfrac12\right)^2-1\ge -1. So f(1)1,f(1)\ge -1, and indeed every value in [1,)[-1,\infty) is attainable (e.g. f(x)=cos(kx)f(x)=\cos(kx) or cosh(kx)\cosh(kx)). Hence 2-2 is impossible.

Thus, the correct answer is E.

23.

Cuando se lanzan nn dados estándar de seis caras, el producto de los números obtenidos puede ser cualquiera de 936936 valores posibles. ¿Cuánto vale nn?

When nn standard six-sided dice are rolled, the product of the numbers rolled can be any of 936936 possible values. What is n?n?

1111

66

88

1010

99

Nivel de dificultad: 2270

Solución:

Cada dado aporta un vector de exponentes en los primos 2,3,52,3,5 (la cara 1(0,0,0),1\to(0,0,0), 2(1,0,0),2\to(1,0,0), 3(0,1,0),3\to(0,1,0), 4(2,0,0),4\to(2,0,0), 5(0,0,1),5\to(0,0,1), 6(1,1,0)6\to(1,1,0)), y un producto queda determinado por la suma de estos vectores. Al contar las sumas alcanzables distintas para n=1,2,3,n=1,2,3,\ldots se obtiene 6,18,40,75,126,6,18,40,75,126, 196,288,405,550,726,936,196,288,405,550,726,936, así que n=11.n=11.

Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

Each die contributes an exponent vector in the primes 2,3,52,3,5 (face 1(0,0,0),1\to(0,0,0), 2(1,0,0),2\to(1,0,0), 3(0,1,0),3\to(0,1,0), 4(2,0,0),4\to(2,0,0), 5(0,0,1),5\to(0,0,1), 6(1,1,0)6\to(1,1,0)), and a product is determined by the sum of these vectors. Counting the distinct attainable sums for n=1,2,3,n=1,2,3,\ldots gives 6,18,40,75,126,6,18,40,75,126, 196,288,405,550,726,936,196,288,405,550,726,936, so n=11.n=11.

Thus, the correct answer is A.

24.

Supón que a,a, b,b, c,c, y dd son enteros positivos que satisfacen todas las siguientes relaciones.

abcd=263957lcm(a,b)=233253lcm(a,c)=233353lcm(a,d)=233353lcm(b,c)=213352lcm(b,d)=223352lcm(c,d)=223352 \begin{aligned} abcd &= 2^6\cdot 3^9\cdot 5^7\\ \operatorname{lcm}(a,b) &= 2^3\cdot 3^2\cdot 5^3\\ \operatorname{lcm}(a,c) &= 2^3\cdot 3^3\cdot 5^3\\ \operatorname{lcm}(a,d) &= 2^3\cdot 3^3\cdot 5^3\\ \operatorname{lcm}(b,c) &= 2^1\cdot 3^3\cdot 5^2\\ \operatorname{lcm}(b,d) &= 2^2\cdot 3^3\cdot 5^2\\ \operatorname{lcm}(c,d) &= 2^2\cdot 3^3\cdot 5^2 \end{aligned}

¿Cuánto vale gcd(a,b,c,d)\gcd(a,b,c,d)?

Suppose that a,a, b,b, c,c, and dd are positive integers satisfying all of the following relations.

abcd=263957lcm(a,b)=233253lcm(a,c)=233353lcm(a,d)=233353lcm(b,c)=213352lcm(b,d)=223352lcm(c,d)=223352 \begin{aligned} abcd &= 2^6\cdot 3^9\cdot 5^7\\ \operatorname{lcm}(a,b) &= 2^3\cdot 3^2\cdot 5^3\\ \operatorname{lcm}(a,c) &= 2^3\cdot 3^3\cdot 5^3\\ \operatorname{lcm}(a,d) &= 2^3\cdot 3^3\cdot 5^3\\ \operatorname{lcm}(b,c) &= 2^1\cdot 3^3\cdot 5^2\\ \operatorname{lcm}(b,d) &= 2^2\cdot 3^3\cdot 5^2\\ \operatorname{lcm}(c,d) &= 2^2\cdot 3^3\cdot 5^2 \end{aligned}

What is gcd(a,b,c,d)?\gcd(a,b,c,d)?

3030

4545

33

1515

66

Solución:

Trata cada primo por separado usando los exponentes de a,b,c,d.a,b,c,d.

Primo 22 (total 66): max(b,c)=1\max(b,c)=1 obliga a a=3;a=3; luego b+c+d=3b+c+d=3 con max(b,d)=max(c,d)=2\max(b,d)=\max(c,d)=2 da d=2d=2 y {b,c}={0,1},\{b,c\}=\{0,1\}, así que el exponente mínimo es 0.0.

Primo 33 (total 99): max(a,b)=2\max(a,b)=2 con los demás lcm iguales a 33 obliga a c=d=3;c=d=3; luego a+b=3a+b=3 con max(a,b)=2\max(a,b)=2 da {a,b}={1,2},\{a,b\}=\{1,2\}, así que el mínimo es 1.1.

Primo 55 (total 77): max(a,b)=3\max(a,b)=3 con max(b,c),\max(b,c), max(b,d),max(c,d)=2\max(b,d),\max(c,d)=2 obliga a a=3;a=3; luego b+c+d=4b+c+d=4 con cada uno 2\le 2 y máximos por pares 22 da dos de ellos iguales a 22 y uno igual a 0,0, así que el mínimo es 0.0.

Por lo tanto gcd(a,b,c,d)=203150=3.\gcd(a,b,c,d)=2^0\cdot 3^1\cdot 5^0=3.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Handle each prime separately using the exponents of a,b,c,d.a,b,c,d.

Prime 22 (total 66): max(b,c)=1\max(b,c)=1 forces a=3;a=3; then b+c+d=3b+c+d=3 with max(b,d)=max(c,d)=2\max(b,d)=\max(c,d)=2 gives d=2d=2 and {b,c}={0,1},\{b,c\}=\{0,1\}, so the minimum exponent is 0.0.

Prime 33 (total 99): max(a,b)=2\max(a,b)=2 with the other lcms equal to 33 forces c=d=3;c=d=3; then a+b=3a+b=3 with max(a,b)=2\max(a,b)=2 gives {a,b}={1,2},\{a,b\}=\{1,2\}, so the minimum is 1.1.

Prime 55 (total 77): max(a,b)=3\max(a,b)=3 with max(b,c),\max(b,c), max(b,d),max(c,d)=2\max(b,d),\max(c,d)=2 forces a=3;a=3; then b+c+d=4b+c+d=4 with each 2\le 2 and pairwise maxima 22 gives two of them equal to 22 and one equal to 0,0, so the minimum is 0.0.

Therefore gcd(a,b,c,d)=203150=3.\gcd(a,b,c,d)=2^0\cdot 3^1\cdot 5^0=3.

Thus, the correct answer is C.

25.

Un pentágono regular con área 5+1\sqrt{5}+1 se imprime en papel y se recorta. Los cinco vértices del pentágono se doblan hacia el centro del pentágono, creando un pentágono más pequeño. ¿Cuál es el área del nuevo pentágono?

A regular pentagon with area 5+1\sqrt{5}+1 is printed on paper and cut out. The five vertices of the pentagon are folded into the center of the pentagon, creating a smaller pentagon. What is the area of the new pentagon?

454-\sqrt{5}

51\sqrt{5}-1

8358-3\sqrt{5}

5+12\dfrac{\sqrt{5}+1}{2}

2+53\dfrac{2+\sqrt{5}}{3}

Nivel de dificultad: 2490

Solución:

Sea el circunradio del pentágono original R.R. Doblar un vértice hacia el centro crea un pliegue a lo largo de la mediatriz del segmento que va del centro a ese vértice, una recta a distancia R2\tfrac{R}{2} del centro. Los cinco pliegues delimitan un pentágono regular con apotema R2,\tfrac{R}{2}, mientras que el original tiene apotema Rcos36.R\cos 36^\circ. Las áreas escalan como el cuadrado de la apotema, así que la razón es (R/2)2(Rcos36)2=14cos236. \frac{(R/2)^2}{(R\cos 36^\circ)^2}=\frac{1}{4\cos^2 36^\circ}. Como cos36=1+54,\cos 36^\circ=\tfrac{1+\sqrt5}{4}, esta razón es 4(1+5)2\tfrac{4}{(1+\sqrt5)^2} =46+25=\tfrac{4}{6+2\sqrt5} =23+5=\tfrac{2}{3+\sqrt5} =352.=\tfrac{3-\sqrt5}{2}. Multiplicando por el área original 5+1\sqrt5+1 se obtiene (35)(5+1)2\tfrac{(3-\sqrt5)(\sqrt5+1)}{2} =2522=\tfrac{2\sqrt5-2}{2} =51.=\sqrt5-1.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Let the original pentagon have circumradius R.R. Folding a vertex to the center creases along the perpendicular bisector of the segment from the center to that vertex, a line at distance R2\tfrac{R}{2} from the center. The five creases bound a regular pentagon with apothem R2,\tfrac{R}{2}, whereas the original has apothem Rcos36.R\cos 36^\circ. Areas scale as the square of the apothem, so the ratio is (R/2)2(Rcos36)2=14cos236. \frac{(R/2)^2}{(R\cos 36^\circ)^2}=\frac{1}{4\cos^2 36^\circ}. Since cos36=1+54,\cos 36^\circ=\tfrac{1+\sqrt5}{4}, this ratio is 4(1+5)2\tfrac{4}{(1+\sqrt5)^2} =46+25=\tfrac{4}{6+2\sqrt5} =23+5=\tfrac{2}{3+\sqrt5} =352.=\tfrac{3-\sqrt5}{2}. Multiplying by the original area 5+1\sqrt5+1 gives (35)(5+1)2\tfrac{(3-\sqrt5)(\sqrt5+1)}{2} =2522=\tfrac{2\sqrt5-2}{2} =51.=\sqrt5-1.

Thus, the correct answer is B.