2024 AMC 12A Problema 23

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 23 del 2024 AMC 12A, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2024 AMC 12A, o revisar la clave de respuestas.

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

Conceptos:identidad trigonométricafactorización

Nivel de dificultad: 2370

23.

Halla el valor de la siguiente expresión: tan2π16tan23π16+tan2π16tan25π16+tan23π16tan27π16+tan25π16tan27π16? \begin{aligned} &\tan^2\frac{\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{3\pi}{16} \\ &\quad {}+\tan^2\frac{\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{5\pi}{16} \\ &\quad {}+\tan^2\frac{3\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{7\pi}{16} \\ &\quad {}+\tan^2\frac{5\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{7\pi}{16}? \end{aligned}

What is the value of tan2π16tan23π16+tan2π16tan25π16+tan23π16tan27π16+tan25π16tan27π16? \begin{aligned} &\tan^2\frac{\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{3\pi}{16} \\ &\quad {}+\tan^2\frac{\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{5\pi}{16} \\ &\quad {}+\tan^2\frac{3\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{7\pi}{16} \\ &\quad {}+\tan^2\frac{5\pi}{16}\cdot\tan^2\frac{7\pi}{16}? \end{aligned}

2828

6868

7070

7272

8484

Solución:

Con a=tan2π16, a=\tan^2\tfrac{\pi}{16},\ b=tan23π16, b=\tan^2\tfrac{3\pi}{16},\ c=tan25π16, c=\tan^2\tfrac{5\pi}{16},\ d=tan27π16,d=\tan^2\tfrac{7\pi}{16}, la expresión es ab+ac+bd+cdab+ac+bd+cd =(a+d)(b+c).=(a+d)(b+c).

Como 7π16=π2π16,\tfrac{7\pi}{16}=\tfrac{\pi}{2}-\tfrac{\pi}{16}, tenemos d=cot2π16,d=\cot^2\tfrac{\pi}{16}, así que a+d=tan2π16+cot2π16a+d=\tan^2\tfrac{\pi}{16}+\cot^2\tfrac{\pi}{16} =4sin2(π/8)2=\tfrac{4}{\sin^2(\pi/8)}-2 =14+82.=14+8\sqrt2. De igual modo b+c=4sin2(3π/8)2b+c=\tfrac{4}{\sin^2(3\pi/8)}-2 =1482.=14-8\sqrt2. Su producto es 142(82)2=196128=68.14^2-(8\sqrt2)^2=196-128=68.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

With a=tan2π16, a=\tan^2\tfrac{\pi}{16},\ b=tan23π16, b=\tan^2\tfrac{3\pi}{16},\ c=tan25π16, c=\tan^2\tfrac{5\pi}{16},\ d=tan27π16,d=\tan^2\tfrac{7\pi}{16}, the expression is ab+ac+bd+cdab+ac+bd+cd =(a+d)(b+c).=(a+d)(b+c).

Since 7π16=π2π16,\tfrac{7\pi}{16}=\tfrac{\pi}{2}-\tfrac{\pi}{16}, we have d=cot2π16,d=\cot^2\tfrac{\pi}{16}, so a+d=tan2π16+cot2π16a+d=\tan^2\tfrac{\pi}{16}+\cot^2\tfrac{\pi}{16} =4sin2(π/8)2=\tfrac{4}{\sin^2(\pi/8)}-2 =14+82.=14+8\sqrt2. Likewise b+c=4sin2(3π/8)2b+c=\tfrac{4}{\sin^2(3\pi/8)}-2 =1482.=14-8\sqrt2. Their product is 142(82)2=196128=68.14^2-(8\sqrt2)^2=196-128=68.

Thus, the correct answer is B.

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