Soluciones del 2024 AMC 12A

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

1.

¿Cuál es el valor de 990110199101019901\cdot101-99\cdot10101?

What is the value of 99011019910101?9901\cdot101-99\cdot10101?

22

2020

2121

200200

20202020

Conceptos:operaciones con números enteros
Nivel de dificultad: 870
Pista pequeña:

9901101=9901100+99019901\cdot101=9901\cdot100+9901

Pista grande:

9910101=100101011010199\cdot10101=100\cdot10101-10101

Solución:

Directamente, 9901101=9901009901\cdot101=990100 +9901=1000001+9901=1000001 y 9910101=101010099\cdot10101=1010100 10101=999999.-10101=999999. Su diferencia es 1000001999999=2.1000001-999999=2. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

Directly, 9901101=9901009901\cdot101=990100 +9901=1000001+9901=1000001 and 9910101=101010099\cdot10101=1010100 10101=999999.-10101=999999. Their difference is 1000001999999=2.1000001-999999=2. Thus, the correct answer is A.

2.

Un modelo para estimar el tiempo que tomará subir hasta la cima de una montaña por un sendero tiene la forma T=aL+bG,T=aL+bG, donde aa y bb son constantes, TT es el tiempo en minutos, LL es la longitud del sendero en millas, y GG es el desnivel de altitud en pies. El modelo estima que tomará 6969 minutos subir hasta la cima si un sendero mide 1.51.5 millas de largo y asciende 800800 pies, así como si un sendero mide 1.21.2 millas de largo y asciende 11001100 pies.

¿Cuántos minutos estima el modelo que tomará subir hasta la cima si el sendero mide 4.24.2 millas de largo y asciende 40004000 pies?

A model used to estimate the time it will take to hike to the top of a mountain on a trail is of the form T=aL+bG,T=aL+bG, where aa and bb are constants, TT is the time in minutes, LL is the length of the trail in miles, and GG is the altitude gain in feet. The model estimates that it will take 6969 minutes to hike to the top if a trail is 1.51.5 miles long and ascends 800800 feet, as well as if a trail is 1.21.2 miles long and ascends 11001100 feet.

How many minutes does the model estimate it will take to hike to the top if the trail is 4.24.2 miles long and ascends 40004000 feet?

240240

246246

252252

258258

264264

Nivel de dificultad: 990
Pista pequeña:

Iguala las dos estimaciones: 1.5a+800b=1.2a+1100b1.5a+800b=1.2a+1100b

Set the two estimates equal: 1.5a+800b=1.2a+1100b1.5a+800b=1.2a+1100b

Pista grande:

Esto da a=1000b,a=1000b, así que 69=2300b69=2300b

This gives a=1000b,a=1000b, so 69=2300b69=2300b

Solución:

De 1.5a+800b=1.2a+1100b1.5a+800b=1.2a+1100b obtenemos 0.3a=300b,0.3a=300b, así que a=1000b.a=1000b. Entonces 69=1.5a+800b69=1.5a+800b =1500b+800b=2300b,=1500b+800b=2300b, lo que da b=0.03b=0.03 y a=30.a=30. Para L=4.2, G=4000,L=4.2,\ G=4000, T=30(4.2)T=30(4.2) +0.03(4000)+0.03(4000) =126+120=246.=126+120=246. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

From 1.5a+800b=1.2a+1100b1.5a+800b=1.2a+1100b we get 0.3a=300b,0.3a=300b, so a=1000b.a=1000b. Then 69=1.5a+800b69=1.5a+800b =1500b+800b=2300b,=1500b+800b=2300b, giving b=0.03b=0.03 and a=30.a=30. For L=4.2, G=4000,L=4.2,\ G=4000, T=30(4.2)T=30(4.2) +0.03(4000)+0.03(4000) =126+120=246.=126+120=246. Thus, the correct answer is B.

3.

El número 20242024 se escribe como la suma de números de dos dígitos, no necesariamente distintos. ¿Cuál es la menor cantidad de números de dos dígitos necesarios para escribir esta suma?

The number 20242024 is written as the sum of not necessarily distinct two-digit numbers. What is the least number of two-digit numbers needed to write this sum?

2020

2121

2222

2323

2424

Nivel de dificultad: 1100
Pista pequeña:

El mayor número de dos dígitos es 99,99, así que se necesitan muchos números

The largest two-digit number is 99,99, so many numbers are needed

Pista grande:

2099=1980,20\cdot99=1980, lo cual no alcanza; ¿pueden 2121 números llegar exactamente a 20242024?

2099=1980,20\cdot99=1980, which falls short; can 2121 numbers reach exactly 2024?2024?

Solución:

Cada número es a lo sumo 99,99, así que kk números suman a lo sumo 99k.99k. Como 9920=1980<2024,99\cdot20=1980\lt2024, se requieren al menos 2121 números. Con 21,21, podemos usar veinte 9999 y un 4444: 2099+44=1980+4420\cdot99+44=1980+44 =2024.=2024. Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Each number is at most 99,99, so kk numbers sum to at most 99k.99k. Since 9920=1980<2024,99\cdot20=1980\lt2024, at least 2121 numbers are required. With 21,21, we can use twenty 9999s and one 4444: 2099+44=1980+4420\cdot99+44=1980+44 =2024.=2024. Thus, the correct answer is B.

4.

¿Cuál es el menor valor de nn tal que n!n! es múltiplo de 20242024?

What is the least value of nn such that n!n! is a multiple of 2024?2024?

1111

2121

2222

2323

253253

Nivel de dificultad: 1180
Pista pequeña:

Factoriza 2024=2311232024=2^3\cdot11\cdot23

Factor 2024=2311232024=2^3\cdot11\cdot23

Pista grande:

n!n! debe contener el primo 23,23, así que n23n\ge23

n!n! must contain the prime 23,23, so n23n\ge23

Solución:

Factorizando, 2024=231123.2024=2^3\cdot11\cdot23. El factorial n!n! contiene el primo 2323 solo cuando n23.n\ge23. En n=23,n=23, el producto 23!23! ya incluye 23, 11,23,\ 11, y muchos factores de 2,2, así que 23!23! es múltiplo de 2024.2024. Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Factoring, 2024=231123.2024=2^3\cdot11\cdot23. The factorial n!n! contains the prime 2323 only when n23.n\ge23. At n=23,n=23, the product 23!23! already includes 23, 11,23,\ 11, and plenty of factors of 2,2, so 23!23! is a multiple of 2024.2024. Thus, the correct answer is D.

5.

Un conjunto de datos que contiene 2020 números, algunos de los cuales son 6,6, tiene media 45.45. Cuando se eliminan todos los 66, el conjunto de datos tiene media 66.66. ¿Cuántos 66 había en el conjunto de datos original?

A data set containing 2020 numbers, some of which are 6,6, has mean 45.45. When all the 66s are removed, the data set has mean 66.66. How many 66s were in the original data set?

44

55

66

77

88

Nivel de dificultad: 1230
Pista pequeña:

Los 2020 números suman 2045=90020\cdot45=900

The 2020 numbers sum to 2045=90020\cdot45=900

Pista grande:

Si hay kk seises, los 20k20-k números restantes suman 9006k=66(20k)900-6k=66(20-k)

If there are kk sixes, the remaining 20k20-k numbers sum to 9006k=66(20k)900-6k=66(20-k)

Solución:

El conjunto completo suma 2045=900.20\cdot45=900. Eliminar kk seises deja 20k20-k números que suman 9006k,900-6k, con media 66,66, así que 9006k=66(20k)900-6k=66(20-k) =132066k.=1320-66k. Entonces 60k=420,60k=420, lo que da k=7.k=7. Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

The full set sums to 2045=900.20\cdot45=900. Removing kk sixes leaves 20k20-k numbers summing to 9006k,900-6k, with mean 66,66, so 9006k=66(20k)900-6k=66(20-k) =132066k.=1320-66k. Then 60k=420,60k=420, giving k=7.k=7. Thus, the correct answer is D.

6.

El producto de tres enteros es 60.60. ¿Cuál es la menor suma positiva posible de los tres enteros?

The product of three integers is 60.60. What is the least possible positive sum of the three integers?

22

33

55

66

1313

Nivel de dificultad: 1350
Pista pequeña:

Los enteros pueden ser negativos; el producto sigue siendo positivo con dos factores negativos

Integers may be negative; the product stays positive with two negative factors

Pista grande:

Escribiendo los números como p,q,r-p,-q,r con pqr=60,pqr=60, minimiza rpqr-p-q manteniéndolo positivo

Writing the numbers as p,q,r-p,-q,r with pqr=60,pqr=60, minimize rpqr-p-q while keeping it positive

Solución:

Para obtener una suma positiva pequeña, usamos dos enteros negativos p,q-p,-q y uno positivo r,r, donde pqr=60.pqr=60. Salvo el orden, las ternas de factores positivos de 6060 son (1,1,60),(1,2,30),(1,3,20),(1,4,15),(1,5,12),(1,6,10),(2,2,15),(2,3,10),(2,5,6),(3,4,5). \begin{gathered} (1,1,60),(1,2,30),\\ (1,3,20),(1,4,15),\\ (1,5,12),(1,6,10),\\ (2,2,15),(2,3,10),\\ (2,5,6),(3,4,5). \end{gathered} Un valor positivo de rpqr-p-q es mínimo cuando elegimos como rr el factor mayor. Los valores positivos de la lista son 58,27,16,10,6,3,11,5;58,27,16,10,6,3,11,5; las dos últimas ternas dan valores negativos. Por tanto, la menor suma positiva es 1016=3.10-1-6=3. (Tres enteros positivos tienen suma al menos 3,3, y tres enteros negativos no pueden tener producto positivo). Así, la respuesta correcta es B.

To obtain a small positive sum, use two negative integers p,q-p,-q and one positive integer r,r, where pqr=60.pqr=60. Up to order, the positive factor triples of 6060 are (1,1,60),(1,2,30),(1,3,20),(1,4,15),(1,5,12),(1,6,10),(2,2,15),(2,3,10),(2,5,6),(3,4,5). \begin{gathered} (1,1,60),(1,2,30),\\ (1,3,20),(1,4,15),\\ (1,5,12),(1,6,10),\\ (2,2,15),(2,3,10),\\ (2,5,6),(3,4,5). \end{gathered} A positive value of rpqr-p-q is smallest when the largest factor is chosen as r.r. The positive values from the list are 58,27,16,10,6,3,11,5;58,27,16,10,6,3,11,5; the last two triples give negative values. Thus the least positive sum is 1016=3.10-1-6=3. (Three positive integers have sum at least 3,3, and three negative integers cannot have positive product.) Thus, the correct answer is B.

7.

En ABC,\triangle ABC, ABC=90\angle ABC=90^\circ y BA=BC=2.BA=BC=\sqrt2. Los puntos P1,P_1, P2,P_2, ,\ldots, P2024P_{2024} están sobre la hipotenusa ACAC de modo que AP1=P1P2AP_1=P_1P_2 =P2P3=P_2P_3 ==\cdots =P2023P2024=P_{2023}P_{2024} =P2024C.=P_{2024}C.

¿Cuál es la longitud de la siguiente suma vectorial? BP1+BP2+BP3++BP2024? \begin{aligned} &\vec{BP_1}+\vec{BP_2}+\vec{BP_3} \\ &\quad {}+\cdots+\vec{BP_{2024}}? \end{aligned}

In ABC,\triangle ABC, ABC=90\angle ABC=90^\circ and BA=BC=2.BA=BC=\sqrt2. Points P1,P_1, P2,P_2, ,\ldots, P2024P_{2024} lie on hypotenuse ACAC so that AP1=P1P2AP_1=P_1P_2 =P2P3=P_2P_3 ==\cdots =P2023P2024=P_{2023}P_{2024} =P2024C.=P_{2024}C.

What is the length of the vector sum BP1+BP2+BP3++BP2024? \begin{aligned} &\vec{BP_1}+\vec{BP_2}+\vec{BP_3} \\ &\quad {}+\cdots+\vec{BP_{2024}}? \end{aligned}

10111011

10121012

20232023

20242024

20252025

Nivel de dificultad: 1430
Pista pequeña:

Los puntos son simétricos respecto al punto medio MM de AC,AC, así que los vectores se emparejan

The points are symmetric about the midpoint MM of AC,AC, so the vectors pair up

Pista grande:

La suma es igual a 2024BM;2024\,\vec{BM}; la mediana a la hipotenusa de un triángulo rectángulo es la mitad de la hipotenusa

The sum equals 2024BM;2024\,\vec{BM}; the median to the hypotenuse of a right triangle is half the hypotenuse

Solución:

Los puntos PkP_k son simétricos respecto al punto medio MM de AC,AC, así que emparejar PkP_k con su reflejo da BPk+BP2025k=2BM.\vec{BP_k}+\vec{BP_{2025-k}}=2\,\vec{BM}. Por lo tanto la suma completa es 2024BM.2024\,\vec{BM}. En un triángulo rectángulo la mediana a la hipotenusa tiene longitud igual a la mitad de la hipotenusa; aquí AC=2,AC=2, así que BM=1.BM=1. La longitud de la suma es 20241=2024.2024\cdot1=2024. Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

The points PkP_k are symmetric about the midpoint MM of AC,AC, so pairing PkP_k with its mirror gives BPk+BP2025k=2BM.\vec{BP_k}+\vec{BP_{2025-k}}=2\,\vec{BM}. Hence the whole sum is 2024BM.2024\,\vec{BM}. In a right triangle the median to the hypotenuse has length half the hypotenuse; here AC=2,AC=2, so BM=1.BM=1. The length of the sum is 20241=2024.2024\cdot1=2024. Thus, the correct answer is D.

8.

¿Cuántos ángulos θ\theta con 0θ2π0\le\theta\le2\pi satisfacen log(sin(3θ))+log(cos(2θ))=0\log(\sin(3\theta))+\log(\cos(2\theta))=0?

How many angles θ\theta with 0θ2π0\le\theta\le2\pi satisfy log(sin(3θ))+log(cos(2θ))=0?\log(\sin(3\theta))+\log(\cos(2\theta))=0?

00

11

22

33

44

Nivel de dificultad: 1480
Pista pequeña:

log(sin3θ)+log(cos2θ)\log(\sin3\theta)+\log(\cos2\theta) =log(sin3θcos2θ),=\log(\sin3\theta\cos2\theta), que debe ser igual a 00

log(sin3θ)+log(cos2θ)\log(\sin3\theta)+\log(\cos2\theta) =log(sin3θcos2θ),=\log(\sin3\theta\cos2\theta), which must equal 00

Pista grande:

Un producto de dos números cada uno a lo sumo 11 es igual a 11 solo cuando ambos son 11

A product of two numbers each at most 11 equals 11 only when both equal 11

Solución:

La ecuación significa sin(3θ)cos(2θ)=1\sin(3\theta)\cos(2\theta)=1 con ambos factores positivos (para que los logaritmos estén definidos). Como sin(3θ)1\sin(3\theta)\le1 y cos(2θ)1,\cos(2\theta)\le1, su producto es 11 solo si sin(3θ)=1\sin(3\theta)=1 y cos(2θ)=1\cos(2\theta)=1 simultáneamente. Pero cos(2θ)=1\cos(2\theta)=1 obliga a θ{0,π,2π},\theta\in\{0,\pi,2\pi\}, donde sin(3θ)=01.\sin(3\theta)=0\ne1. Ningún ángulo funciona. Por lo tanto, la respuesta correcta es A.

The equation means sin(3θ)cos(2θ)=1\sin(3\theta)\cos(2\theta)=1 with both factors positive (for the logs to be defined). Since sin(3θ)1\sin(3\theta)\le1 and cos(2θ)1,\cos(2\theta)\le1, their product is 11 only if sin(3θ)=1\sin(3\theta)=1 and cos(2θ)=1\cos(2\theta)=1 simultaneously. But cos(2θ)=1\cos(2\theta)=1 forces θ{0,π,2π},\theta\in\{0,\pi,2\pi\}, where sin(3θ)=01.\sin(3\theta)=0\ne1. No angle works. Thus, the correct answer is A.

9.

Sea MM el mayor entero tal que tanto M+1213M+1213 como M+3773M+3773 sean cuadrados perfectos. ¿Cuál es la cifra de las unidades de MM?

Let MM be the greatest integer such that both M+1213M+1213 and M+3773M+3773 are perfect squares. What is the units digit of M?M?

11

22

33

66

88

Nivel de dificultad: 1510
Pista pequeña:

Sea M+1213=a2M+1213=a^2 y M+3773=b2;M+3773=b^2; resta para obtener b2a2=2560b^2-a^2=2560

Let M+1213=a2M+1213=a^2 and M+3773=b2;M+3773=b^2; subtract to get b2a2=2560b^2-a^2=2560

Pista grande:

(ba)(b+a)=2560(b-a)(b+a)=2560 con ambos factores pares; para maximizar M,M, haz bab-a lo más pequeño posible

(ba)(b+a)=2560(b-a)(b+a)=2560 with both factors even; to maximize M,M, make bab-a as small as possible

Solución:

Escribimos M+1213=a2M+1213=a^2 y M+3773=b2,M+3773=b^2, así que b2a2=2560,b^2-a^2=2560, es decir (ba)(b+a)=2560.(b-a)(b+a)=2560. Ambos factores tienen la misma paridad, por lo que ambos son pares. Para maximizar aa (y por tanto MM), minimizamos ba:b-a: tomamos ba=2, b+a=1280,b-a=2,\ b+a=1280, así que a=639.a=639. Entonces M=63921213M=639^2-1213 =4083211213=408321-1213 =407108,=407108, cuya cifra de las unidades es 8.8. Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Write M+1213=a2M+1213=a^2 and M+3773=b2,M+3773=b^2, so b2a2=2560,b^2-a^2=2560, i.e. (ba)(b+a)=2560.(b-a)(b+a)=2560. Both factors have the same parity, hence both even. To maximize aa (and thus MM), minimize ba:b-a: take ba=2, b+a=1280,b-a=2,\ b+a=1280, so a=639.a=639. Then M=63921213M=639^2-1213 =4083211213=408321-1213 =407108,=407108, whose units digit is 8.8. Thus, the correct answer is E.

10.

Sea α\alpha la medida en radianes del ángulo más pequeño de un triángulo rectángulo 3-4-53\text{-}4\text{-}5. Sea β\beta la medida en radianes del ángulo más pequeño de un triángulo rectángulo 7-24-257\text{-}24\text{-}25. En términos de α,\alpha, ¿cuánto vale β\beta?

Let α\alpha be the radian measure of the smallest angle in a 3-4-53\text{-}4\text{-}5 right triangle. Let β\beta be the radian measure of the smallest angle in a 7-24-257\text{-}24\text{-}25 right triangle. In terms of α,\alpha, what is β?\beta?

α3\dfrac{\alpha}{3}

απ8\alpha-\dfrac{\pi}{8}

π22α\dfrac{\pi}{2}-2\alpha

α2\dfrac{\alpha}{2}

π4α\pi-4\alpha

Nivel de dificultad: 1570
Pista pequeña:

tanα=34;\tan\alpha=\dfrac34; aplica la fórmula del ángulo doble para tan2α\tan2\alpha

tanα=34;\tan\alpha=\dfrac34; apply the double-angle formula for tan2α\tan2\alpha

Pista grande:

tanβ=724\tan\beta=\dfrac{7}{24} es el recíproco de tan2α\tan2\alpha

tanβ=724\tan\beta=\dfrac{7}{24} is the reciprocal of tan2α\tan2\alpha

Solución:

El ángulo menor del triángulo 3-4-53\text{-}4\text{-}5 satisface tanα=34.\tan\alpha=\tfrac34. Entonces tan2α=2341916=32716=247. \begin{aligned} &\tan2\alpha=\frac{2\cdot\frac34}{1-\frac{9}{16}} \\ &=\frac{\frac{3}{2}}{\frac{7}{16}}=\frac{24}{7}. \end{aligned} El ángulo menor del triángulo 7-24-257\text{-}24\text{-}25 satisface tanβ=724=cot2α\tan\beta=\tfrac{7}{24}=\cot2\alpha =tan ⁣(π22α).=\tan\!\left(\tfrac{\pi}{2}-2\alpha\right). Por ello, β=π22α.\beta=\tfrac{\pi}{2}-2\alpha. Así, C es la respuesta correcta.

The smallest angle of the 3-4-53\text{-}4\text{-}5 triangle has tanα=34.\tan\alpha=\tfrac34. Then tan2α=2341916=32716=247. \begin{aligned} &\tan2\alpha=\frac{2\cdot\frac34}{1-\frac{9}{16}} \\ &=\frac{\frac{3}{2}}{\frac{7}{16}}=\frac{24}{7}. \end{aligned} The smallest angle of the 7-24-257\text{-}24\text{-}25 triangle has tanβ=724=cot2α\tan\beta=\tfrac{7}{24}=\cot2\alpha =tan ⁣(π22α).=\tan\!\left(\tfrac{\pi}{2}-2\alpha\right). Hence β=π22α.\beta=\tfrac{\pi}{2}-2\alpha. Thus, the correct answer is C.

11.

Hay exactamente KK enteros positivos bb con 5b20245\le b\le2024 tales que el entero 2024b2024_b en base bb es divisible por 1616 (donde 1616 está en base diez). ¿Cuál es la suma de las cifras de KK?

There are exactly KK positive integers bb with 5b20245\le b\le2024 such that the base-bb integer 2024b2024_b is divisible by 1616 (where 1616 is in base ten). What is the sum of the digits of K?K?

1616

1717

1818

2020

2121

Nivel de dificultad: 1630
Pista pequeña:

2024b=2b3+2b+4,2024_b=2b^3+2b+4, así que necesitas que 2(b3+b+2)2(b^3+b+2) sea divisible por 1616

2024b=2b3+2b+4,2024_b=2b^3+2b+4, so you need 2(b3+b+2)2(b^3+b+2) to be divisible by 1616

Pista grande:

Reduce b3+b+2(mod8)b^3+b+2\pmod 8 y cuenta los bb en cada clase residual válida de [5,2024][5,2024]

Reduce b3+b+2(mod8)b^3+b+2\pmod 8 and count bb in each valid residue class of [5,2024][5,2024]

Solución:

Aquí 2024b=2b3+2b+42024_b=2b^3+2b+4 =2(b3+b+2),=2(b^3+b+2), así que 2024b2024_b es divisible por 1616 exactamente cuando b3+b+2b^3+b+2 es divisible por 8.8. Revisando los residuos mod8,\bmod 8, b3+b+20b^3+b+2\equiv0 precisamente para b3,6,7(mod8).b\equiv3,6,7\pmod8.

Contando los bb en [5,2024]:[5,2024]: el residuo 33 da 11,,201911,\ldots,2019 (252252 valores), el residuo 66 da 6,,20226,\ldots,2022 (253253 valores), y el residuo 77 da 7,,20237,\ldots,2023 (253253 valores). Así que K=252+253+253=758,K=252+253+253=758, y su suma de cifras es 7+5+8=20.7+5+8=20.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Here 2024b=2b3+2b+42024_b=2b^3+2b+4 =2(b3+b+2),=2(b^3+b+2), so 2024b2024_b is divisible by 1616 exactly when b3+b+2b^3+b+2 is divisible by 8.8. Checking residues mod8,\bmod 8, b3+b+20b^3+b+2\equiv0 precisely for b3,6,7(mod8).b\equiv3,6,7\pmod8.

Counting bb in [5,2024]:[5,2024]: residue 33 gives 11,,201911,\ldots,2019 (252252 values), residue 66 gives 6,,20226,\ldots,2022 (253253 values), and residue 77 gives 7,,20237,\ldots,2023 (253253 values). So K=252+253+253=758,K=252+253+253=758, and its digit sum is 7+5+8=20.7+5+8=20.

Thus, the correct answer is D.

12.

Los primeros tres términos de una progresión geométrica son los enteros a,a, 720,720, y b,b, donde a<720<b.a\lt720\lt b. ¿Cuál es la suma de las cifras del menor valor posible de bb?

The first three terms of a geometric sequence are the integers a,a, 720,720, and b,b, where a<720<b.a\lt720\lt b. What is the sum of the digits of the least possible value of b?b?

99

1212

1616

1818

2121

Nivel de dificultad: 1630
Pista pequeña:

El término central da 7202=ab,720^2=ab, así que ab=518400ab=518400

The middle term gives 7202=ab,720^2=ab, so ab=518400ab=518400

Pista grande:

Para minimizar b,b, toma el mayor divisor a<720a\lt720 de 518400518400

To minimize b,b, take the largest divisor a<720a\lt720 of 518400518400

Solución:

Como los términos son geométricos, 7202=ab,720^2=ab, así que ab=518400=283452.ab=518400=2^8\cdot3^4\cdot5^2. Como b=518400a,b=\frac{518400}{a}, minimizar bb significa encontrar el menor divisor de 518400518400 mayor que 720.720. No hay divisor estrictamente entre 720720 y 768:768: si su exponente de 55 es 2,1,2,1, o 0,0, entonces, tras dividir entre 25,5,25,5, o 1,1, respectivamente, un número de la forma 2i3j2^i3^j tendría que estar en (28.8,30.72), (144,153.6),(28.8,30.72),\ (144,153.6), o (720,768);(720,768); las potencias permitidas i8,j4i\le8,j\le4 no dan ninguno. Como 768=283768=2^8\cdot3 es divisor, es el menor bb posible. Su divisor emparejado es a=518400768=675,a=\frac{518400}{768}=675, y la suma de dígitos de bb es 7+6+8=21.7+6+8=21. Por lo tanto, la respuesta correcta es E.

Since the terms are geometric, 7202=ab,720^2=ab, so ab=518400=283452.ab=518400=2^8\cdot3^4\cdot5^2. Because b=518400a,b=\frac{518400}{a}, minimizing bb means finding the smallest divisor of 518400518400 greater than 720.720. There is no divisor strictly between 720720 and 768:768: if its exponent of 55 is 2,1,2,1, or 0,0, then after dividing by 25,5,25,5, or 1,1, respectively, a number of the form 2i3j2^i3^j would have to lie in (28.8,30.72), (144,153.6),(28.8,30.72),\ (144,153.6), or (720,768);(720,768); the allowed powers i8,j4i\le8,j\le4 give none. Since 768=283768=2^8\cdot3 is a divisor, it is the least possible b.b. Its paired divisor is a=518400768=675,a=\frac{518400}{768}=675, and the digit sum of bb is 7+6+8=21.7+6+8=21. Thus, the correct answer is E.

13.

La gráfica de y=ex+1+ex2y=e^{x+1}+e^{-x}-2 tiene un eje de simetría. ¿Cuál es la reflexión del punto (1,12)\left(-1,\tfrac12\right) respecto a este eje?

The graph of y=ex+1+ex2y=e^{x+1}+e^{-x}-2 has an axis of symmetry. What is the reflection of the point (1,12)\left(-1,\tfrac12\right) over this axis?

(1,32)\left(-1,-\tfrac32\right)

(1,0)(-1,0)

(1,12)\left(-1,\tfrac12\right)

(0,12)\left(0,\tfrac12\right)

(3,12)\left(3,\tfrac12\right)

Nivel de dificultad: 1660
Pista pequeña:

El eje de simetría es la recta vertical x=cx=c donde la función alcanza su mínimo

The axis of symmetry is the vertical line x=cx=c where the function attains its minimum

Pista grande:

Iguala la derivada ex+1ex=0e^{x+1}-e^{-x}=0 para hallar c,c, luego refleja x=1x=-1 respecto a ella

Set the derivative ex+1ex=0e^{x+1}-e^{-x}=0 to find c,c, then reflect x=1x=-1 across it

Solución:

La curva y=ex+1+ex2y=e^{x+1}+e^{-x}-2 es simétrica respecto a la recta vertical que pasa por su mínimo. Igualar la derivada ex+1ex=0e^{x+1}-e^{-x}=0 da x+1=x,x+1=-x, así que x=12.x=-\tfrac12. Al reflejar (1,12)\left(-1,\tfrac12\right) respecto a x=12x=-\tfrac12 se conserva la coordenada yy y x=1x=-1 va a x=0.x=0. La imagen es (0,12).\left(0,\tfrac12\right). Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

The curve y=ex+1+ex2y=e^{x+1}+e^{-x}-2 is symmetric about the vertical line through its minimum. Setting the derivative ex+1ex=0e^{x+1}-e^{-x}=0 gives x+1=x,x+1=-x, so x=12.x=-\tfrac12. Reflecting (1,12)\left(-1,\tfrac12\right) across x=12x=-\tfrac12 keeps the yy-coordinate and sends x=1x=-1 to x=0.x=0. The image is (0,12).\left(0,\tfrac12\right). Thus, the correct answer is D.

14.

Los números, en orden, de cada fila y los números, en orden, de cada columna de un arreglo 5×55\times5 de enteros forman una progresión aritmética de longitud 5.5. Los números en las posiciones (5,5),(5,5), (2,4),(2,4), (4,3),(4,3), y (3,1)(3,1) son 0,0, 48,48, 16,16, y 12,12, respectivamente. ¿Qué número está en la posición (1,2)(1,2)?

[?4812160] \begin{bmatrix} \cdot & ? & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & 48 & \cdot \\ 12 & \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & 16 & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot & 0 \end{bmatrix}

The numbers, in order, of each row and the numbers, in order, of each column of a 5×55\times5 array of integers form an arithmetic progression of length 5.5. The numbers in positions (5,5),(5,5), (2,4),(2,4), (4,3),(4,3), and (3,1)(3,1) are 0,0, 48,48, 16,16, and 12,12, respectively. What number is in position (1,2)?(1,2)?

[?4812160] \begin{bmatrix} \cdot & ? & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & 48 & \cdot \\ 12 & \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & 16 & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot & 0 \end{bmatrix}

1919

2424

2929

3434

3939

Nivel de dificultad: 1750
Pista pequeña:

Si cada fila y cada columna es aritmética, la entrada tiene la forma α+βi+γj+δij\alpha+\beta i+\gamma j+\delta ij

If every row and every column is arithmetic, the entry has the form α+βi+γj+δij\alpha+\beta i+\gamma j+\delta ij

Pista grande:

Sustituye las cuatro entradas conocidas en esa forma y despeja α,β,γ,δ\alpha,\beta,\gamma,\delta

Substitute the four known entries into that form and solve for α,β,γ,δ\alpha,\beta,\gamma,\delta

Solución:

Una cuadrícula cuyas filas y columnas son todas aritméticas tiene entradas de la forma bilineal a(i,j)=α+βi+γj+δij.a(i,j)=\alpha+\beta i+\gamma j+\delta ij. Los cuatro datos dan α+5β+5γ+25δ=0, \alpha+5\beta+5\gamma+25\delta=0, α+2β+4γ+8δ=48, \alpha+2\beta+4\gamma+8\delta=48, α+4β+3γ+12δ=16, \alpha+4\beta+3\gamma+12\delta=16, α+3β+γ+3δ=12. \alpha+3\beta+\gamma+3\delta=12.

Al resolver se obtiene δ=5, β=5, \delta=-5,\ \beta=5,\ γ=22, α=10.\gamma=22,\ \alpha=-10. Entonces a(1,2)=α+β+2γ+2δa(1,2)=\alpha+\beta+2\gamma+2\delta =10+5+4410=-10+5+44-10 =29.=29.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

A grid whose rows and columns are all arithmetic has entries of the bilinear form a(i,j)=α+βi+γj+δij.a(i,j)=\alpha+\beta i+\gamma j+\delta ij. The four givens yield α+5β+5γ+25δ=0, \alpha+5\beta+5\gamma+25\delta=0, α+2β+4γ+8δ=48, \alpha+2\beta+4\gamma+8\delta=48, α+4β+3γ+12δ=16, \alpha+4\beta+3\gamma+12\delta=16, α+3β+γ+3δ=12. \alpha+3\beta+\gamma+3\delta=12.

Solving gives δ=5, β=5, \delta=-5,\ \beta=5,\ γ=22, α=10.\gamma=22,\ \alpha=-10. Then a(1,2)=α+β+2γ+2δa(1,2)=\alpha+\beta+2\gamma+2\delta =10+5+4410=-10+5+44-10 =29.=29.

Thus, the correct answer is C.

15.

Las raíces de x3+2x2x+3x^3+2x^2-x+3 son pp, qq, y rr. Halla el valor de la siguiente expresión: (p2+4)(q2+4)(r2+4)? (p^2+4)(q^2+4)(r^2+4)?

The roots of x3+2x2x+3x^3+2x^2-x+3 are pp, qq, and rr. What is the value of (p2+4)(q2+4)(r2+4)? (p^2+4)(q^2+4)(r^2+4)?

6464

7575

100100

125125

144144

Nivel de dificultad: 1710
Pista pequeña:

p2+4=(p2i)(p+2i),p^2+4=(p-2i)(p+2i), así que el producto se relaciona con P(2i)P(2i) y P(2i),P(-2i), donde P(x)=x3+2x2x+3P(x)=x^3+2x^2-x+3

p2+4=(p2i)(p+2i),p^2+4=(p-2i)(p+2i), so the product relates to P(2i)P(2i) and P(2i),P(-2i), where P(x)=x3+2x2x+3P(x)=x^3+2x^2-x+3

Pista grande:

P(2i)P(2i) y P(2i)P(-2i) son conjugados complejos; multiplícalos para obtener un número real

P(2i)P(2i) and P(2i)P(-2i) are complex conjugates; multiply them to get a real number

Solución:

Como P(x)=(xp)(xq)(xr),P(x)=(x-p)(x-q)(x-r), al agrupar p2+4=(p2i)(p+2i)p^2+4=(p-2i)(p+2i) sobre todas las raíces se obtiene (p2+4)=P(2i)P(2i). \prod(p^2+4)=P(2i)\,P(-2i). Calculamos P(2i)=8i82i+3P(2i)=-8i-8-2i+3 =510i=-5-10i y P(2i)=8i8+2i+3P(-2i)=8i-8+2i+3 =5+10i.=-5+10i. Su producto es (5)2+102=25+100=125.(-5)^2+10^2=25+100=125. Así, D es la respuesta correcta.

Since P(x)=(xp)(xq)(xr),P(x)=(x-p)(x-q)(x-r), grouping p2+4=(p2i)(p+2i)p^2+4=(p-2i)(p+2i) over all roots gives (p2+4)=P(2i)P(2i). \prod(p^2+4)=P(2i)\,P(-2i). Compute P(2i)=8i82i+3P(2i)=-8i-8-2i+3 =510i=-5-10i and P(2i)=8i8+2i+3P(-2i)=8i-8+2i+3 =5+10i.=-5+10i. Their product is (5)2+102=25+100=125.(-5)^2+10^2=25+100=125. Thus, the correct answer is D.

16.

Un conjunto de 1212 fichas, de las cuales 33 son rojas, 22 blancas, 11 azul y 66 negras, se reparte al azar entre 33 jugadores, 44 fichas por jugador. La probabilidad de que algún jugador reciba todas las fichas rojas, otro reciba todas las blancas, y el jugador restante reciba la ficha azul se puede escribir como mn,\dfrac{m}{n}, donde mm y nn son enteros positivos primos entre sí. ¿Cuánto vale m+nm+n?

A set of 1212 tokens — 33 red, 22 white, 11 blue, and 66 black — is to be distributed at random to 33 game players, 44 tokens per player. The probability that some player gets all the red tokens, another gets all the white tokens, and the remaining player gets the blue token can be written as mn,\dfrac{m}{n}, where mm and nn are relatively prime positive integers. What is m+n?m+n?

387387

388388

389389

390390

391391

Nivel de dificultad: 1820
Pista pequeña:

Asigna los tres roles (todas las rojas, todas las blancas, la única azul) a los jugadores de 3!3! maneras

Assign the three roles (all reds, all whites, the lone blue) to the players in 3!3! ways

Pista grande:

Las fichas negras deben repartirse entonces como 1,2,31,2,3 entre los jugadores; divide entre (124,4,4)\binom{12}{4,4,4}

The black tokens must then split as 1,2,31,2,3 among the players; divide by (124,4,4)\binom{12}{4,4,4}

Solución:

Tratamos todas las fichas como distintas; el número total de maneras de repartir 44 a cada jugador es (124,4,4)=34650.\binom{12}{4,4,4}=34650. Para el evento favorable, elegimos qué jugador recibe las rojas, las blancas y la azul de 3!=63!=6 maneras. El jugador rojo necesita 11 ficha más, el blanco 22 más, y el azul 33 más, todas negras; las 66 fichas negras se reparten como 1,2,31,2,3 de 6!1!2!3!=60\tfrac{6!}{1!\,2!\,3!}=60 maneras. Así que la probabilidad es 66034650=36034650=4385.\dfrac{6\cdot60}{34650}=\dfrac{360}{34650}=\dfrac{4}{385}. Entonces m+n=4+385=389.m+n=4+385=389. Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Treat all tokens as distinct; the total number of ways to deal 44 to each player is (124,4,4)=34650.\binom{12}{4,4,4}=34650. For the favorable event, choose which player gets the reds, whites, and blue in 3!=63!=6 ways. The red player needs 11 more token, the white player 22 more, and the blue player 33 more, all black; the 66 black tokens split as 1,2,31,2,3 in 6!1!2!3!=60\tfrac{6!}{1!\,2!\,3!}=60 ways. So the probability is 66034650=36034650=4385.\dfrac{6\cdot60}{34650}=\dfrac{360}{34650}=\dfrac{4}{385}. Then m+n=4+385=389.m+n=4+385=389. Thus, the correct answer is C.

17.

Los enteros a,a, b,b, y cc satisfacen ab+c=100,ab+c=100, bc+a=87,bc+a=87, y ca+b=60.ca+b=60. ¿Cuánto vale ab+bc+caab+bc+ca?

Integers a,a, b,b, and cc satisfy ab+c=100,ab+c=100, bc+a=87,bc+a=87, and ca+b=60.ca+b=60. What is ab+bc+ca?ab+bc+ca?

212212

247247

258258

276276

284284

Nivel de dificultad: 1890
Pista pequeña:

Resta las ecuaciones por pares, por ejemplo (ab+c)(bc+a)(ab+c)-(bc+a) se factoriza como (ac)(b1)=13(a-c)(b-1)=13

Subtract equations in pairs, e.g. (ab+c)(bc+a)(ab+c)-(bc+a) factors as (ac)(b1)=13(a-c)(b-1)=13

Pista grande:

1313 es primo, así que (ac, b1)(a-c,\ b-1) tiene pocas opciones; pruébalas para soluciones enteras

1313 is prime, so (ac, b1)(a-c,\ b-1) has few options; test them for integer solutions

Solución:

Al restar la segunda ecuación de la primera se obtiene (ac)(b1)=13.(a-c)(b-1)=13. Por tanto, (ac,b1){(1,13),(13,1),(1,13),(13,1)}. \begin{gathered} (a-c,b-1)\in\{(1,13),(13,1),\\ (-1,-13),(-13,-1)\}. \end{gathered} Los valores correspondientes de bb son 14,2,12,0.14,2,-12,0. Al sustituir a=c+(ac)a=c+(a-c) en ab+c=100ab+c=100, los dos primeros casos quedan descartados porque exigirían 15c=8615c=86 o 3c=74.3c=74. El caso b=12b=-12 da c=8c=-8 y a=9,a=-9, que satisfacen las tres ecuaciones. El caso b=0b=0 da (a,c)=(87,100),(a,c)=(87,100), que no satisface ca+b=60.ca+b=60. Así, la única solución entera es (9,12,8),(-9,-12,-8), y ab+bc+caab+bc+ca =108+96+72=276.=108+96+72=276. Por tanto, D es la respuesta correcta.

Subtracting the second equation from the first gives (ac)(b1)=13.(a-c)(b-1)=13. Hence (ac,b1){(1,13),(13,1),(1,13),(13,1)}. \begin{gathered} (a-c,b-1)\in\{(1,13),(13,1),\\ (-1,-13),(-13,-1)\}. \end{gathered} The corresponding values of bb are 14,2,12,0.14,2,-12,0. Substituting a=c+(ac)a=c+(a-c) into ab+c=100ab+c=100 eliminates the first two cases because they would require 15c=8615c=86 or 3c=74.3c=74. The case b=12b=-12 gives c=8c=-8 and a=9,a=-9, which satisfies all three equations. The case b=0b=0 gives (a,c)=(87,100),(a,c)=(87,100), which fails ca+b=60.ca+b=60. Thus the unique integer solution is (9,12,8),(-9,-12,-8), and ab+bc+caab+bc+ca =108+96+72=276.=108+96+72=276. Thus, the correct answer is D.

18.

Sobre una tarjeta rectangular con lados de longitud 11 y 2+3,2+\sqrt3, se coloca una tarjeta idéntica de modo que dos de sus diagonales coincidan, como se muestra (AC,AC, en este caso).

Two congruent rectangular cards sharing the diagonal AC, with the second card rotated.

Continúa el proceso, agregando una tercera tarjeta a la segunda, y así sucesivamente, alineando diagonales sucesivas tras rotar en sentido horario. En total, ¿cuántas tarjetas deben usarse hasta que un vértice de una nueva tarjeta caiga exactamente sobre el vértice etiquetado BB en la figura?

On top of a rectangular card with sides of length 11 and 2+3,2+\sqrt3, an identical card is placed so that two of their diagonals line up, as shown (AC,AC, in this case).

Two congruent rectangular cards sharing the diagonal AC, with the second card rotated.

Continue the process, adding a third card to the second, and so on, lining up successive diagonals after rotating clockwise. In total, how many cards must be used until a vertex of a new card lands exactly on the vertex labeled BB in the figure?

66

88

1010

1212

Ningún vértice nuevo caerá sobre B.B.

No new vertex will land on B.B.

Nivel de dificultad: 2010
Pista pequeña:

La diagonal forma un ángulo arctan12+3=15\arctan\dfrac{1}{2+\sqrt3}=15^\circ con el lado largo, ya que 12+3=23\dfrac{1}{2+\sqrt3}=2-\sqrt3

The diagonal makes angle arctan12+3=15\arctan\dfrac{1}{2+\sqrt3}=15^\circ with the long side, since 12+3=23\dfrac{1}{2+\sqrt3}=2-\sqrt3

Pista grande:

Las dos diagonales se cortan formando 30;30^\circ; sigue la diagonal libre a medida que se añaden cinco tarjetas nuevas

The two diagonals meet at 30;30^\circ; track the unused diagonal as five new cards are added

Solución:

Una diagonal forma un ángulo θ\theta con un lado largo, donde tanθ=12+3\tan\theta=\dfrac{1}{2+\sqrt3} =23=tan15.=2-\sqrt3=\tan15^\circ. Por tanto, el ángulo agudo entre las dos diagonales de una tarjeta es 2θ=30.2\theta=30^\circ.

Cada tarjeta nueva comparte una diagonal con la tarjeta anterior, y su otra diagonal es la siguiente recta que se obtiene al girar 3030^\circ en sentido horario. Todas estas diagonales iguales tienen el mismo punto medio y son diámetros de una misma circunferencia. La recta que contiene la otra diagonal de la tarjeta original, y que pasa por B,B, está girada 3030^\circ en sentido antihorario respecto de AC.AC. Como recta no orientada, equivale a estar girada 150150^\circ en sentido horario respecto de AC.AC. Cinco adiciones hacen avanzar la diagonal libre 530=150,5\cdot30^\circ=150^\circ, así que la sexta tarjeta es la primera tarjeta nueva que tiene un vértice en B.B.

Así, la respuesta correcta es A.

A diagonal makes an angle θ\theta with a long side, where tanθ=12+3\tan\theta=\dfrac{1}{2+\sqrt3} =23=tan15.=2-\sqrt3=\tan15^\circ. Thus the acute angle between the two diagonals of a card is 2θ=30.2\theta=30^\circ.

Each new card shares one diagonal with the previous card, and its other diagonal is the next line obtained by turning 3030^\circ clockwise. All these equal diagonals have the same midpoint and are diameters of one common circle. The line through the original card’s other diagonal, which contains B,B, is 3030^\circ counterclockwise from AC.AC. As an unoriented line, this is the same as 150150^\circ clockwise from AC.AC. Five additions advance the unused diagonal by 530=150,5\cdot30^\circ=150^\circ, so the sixth card is the first new card with a vertex at B.B.

Thus, the correct answer is A.

19.

El cuadrilátero cíclico ABCDABCD tiene lados BC=CD=3BC=CD=3 y DA=5DA=5 con CDA=120.\angle CDA=120^\circ. ¿Cuál es la longitud de la diagonal más corta de ABCDABCD?

Cyclic quadrilateral ABCDABCD has lengths BC=CD=3BC=CD=3 and DA=5DA=5 with CDA=120.\angle CDA=120^\circ. What is the length of the shorter diagonal of ABCD?ABCD?

317\dfrac{31}{7}

337\dfrac{33}{7}

55

397\dfrac{39}{7}

417\dfrac{41}{7}

Nivel de dificultad: 1930
Pista pequeña:

En ACD,\triangle ACD, AC2=32+52AC^2=3^2+5^2 235cos120-2\cdot3\cdot5\cos120^\circ

In ACD,\triangle ACD, AC2=32+52AC^2=3^2+5^2 235cos120-2\cdot3\cdot5\cos120^\circ

Pista grande:

Halla ABAB usando ABC=60,\angle ABC=60^\circ, luego aplica Ptolomeo: ACBD=ABCD+BCDAAC\cdot BD=AB\cdot CD+BC\cdot DA

Find ABAB using ABC=60,\angle ABC=60^\circ, then apply Ptolemy: ACBD=ABCD+BCDAAC\cdot BD=AB\cdot CD+BC\cdot DA

Solución:

En ACD,\triangle ACD, la ley de cosenos da AC2=9+252(15)cos120AC^2=9+25-2(15)\cos120^\circ =34+15=49,=34+15=49, así que AC=7.AC=7.

Como ABCDABCD es cíclico, ABC=180120=60.\angle ABC=180^\circ-120^\circ=60^\circ. En ABC\triangle ABC con BC=3BC=3 y AC=7,AC=7, la ley de cosenos da 49=AB2+93AB,49=AB^2+9-3AB, así que AB=8.AB=8. Por Ptolomeo, ACBD=ABCD+BCDAAC\cdot BD=AB\cdot CD+BC\cdot DA =83+35=39,=8\cdot3+3\cdot5=39, de donde BD=397.BD=\tfrac{39}{7}. Esto es más corto que AC=7.AC=7.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

In ACD,\triangle ACD, the law of cosines gives AC2=9+252(15)cos120AC^2=9+25-2(15)\cos120^\circ =34+15=49,=34+15=49, so AC=7.AC=7.

Since ABCDABCD is cyclic, ABC=180120=60.\angle ABC=180^\circ-120^\circ=60^\circ. In ABC\triangle ABC with BC=3BC=3 and AC=7,AC=7, the law of cosines gives 49=AB2+93AB,49=AB^2+9-3AB, so AB=8.AB=8. By Ptolemy, ACBD=ABCD+BCDAAC\cdot BD=AB\cdot CD+BC\cdot DA =83+35=39,=8\cdot3+3\cdot5=39, hence BD=397.BD=\tfrac{39}{7}. This is shorter than AC=7.AC=7.

Thus, the correct answer is D.

20.

Los puntos PP y QQ se eligen de manera uniforme e independiente al azar sobre los lados AB\overline{AB} y AC,\overline{AC}, respectivamente, del triángulo equilátero ABC.\triangle ABC. ¿Cuál de los siguientes intervalos contiene la probabilidad de que el área de APQ\triangle APQ sea menor que la mitad del área de ABC\triangle ABC?

Points PP and QQ are chosen uniformly and independently at random on sides AB\overline{AB} and AC,\overline{AC}, respectively, of equilateral triangle ABC.\triangle ABC. Which of the following intervals contains the probability that the area of APQ\triangle APQ is less than half the area of ABC?\triangle ABC?

[38,12]\left[\tfrac38,\tfrac12\right]

(12,23]\left(\tfrac12,\tfrac23\right]

(23,34]\left(\tfrac23,\tfrac34\right]

(34,78]\left(\tfrac34,\tfrac78\right]

(78,1]\left(\tfrac78,1\right]

Nivel de dificultad: 2100
Pista pequeña:

Sean x=APABx=\dfrac{AP}{AB} y y=AQACy=\dfrac{AQ}{AC} uniformes en [0,1];[0,1]; la razón de áreas es xyxy

Let x=APABx=\dfrac{AP}{AB} and y=AQACy=\dfrac{AQ}{AC} be uniform on [0,1];[0,1]; the area ratio is xyxy

Pista grande:

Calcula P(xy12)=121(112x)dxP(xy\ge\tfrac12)=\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^{1}\left(1-\tfrac{1}{2x}\right)dx y réstalo de 11

Compute P(xy12)=121(112x)dxP(xy\ge\tfrac12)=\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^{1}\left(1-\tfrac{1}{2x}\right)dx and subtract from 11

Solución:

Con x=APABx=\tfrac{AP}{AB} y y=AQACy=\tfrac{AQ}{AC} uniformes en [0,1],[0,1], la razón de áreas es [APQ][ABC]=xy.\tfrac{[APQ]}{[ABC]}=xy. El evento complementario xy12xy\ge\tfrac12 exige x12x\ge\tfrac12 y y[12x,1],y\in[\tfrac{1}{2x},1], y tiene probabilidad 121(112x)dx=12ln220.153. \begin{aligned} &\int_{\frac{1}{2}}^{1}\left(1-\frac{1}{2x}\right)dx \\ &=\frac12-\frac{\ln2}{2}\approx0.153. \end{aligned} Por tanto, P(xy<12)10.153=0.847,P(xy\lt\tfrac12)\approx1-0.153=0.847, que pertenece a (34,78].\left(\tfrac34,\tfrac78\right]. Así, D es la respuesta correcta.

With x=APABx=\tfrac{AP}{AB} and y=AQACy=\tfrac{AQ}{AC} uniform on [0,1],[0,1], the area ratio [APQ][ABC]=xy.\tfrac{[APQ]}{[ABC]}=xy. The complementary event xy12xy\ge\tfrac12 requires x12x\ge\tfrac12 and y[12x,1],y\in[\tfrac{1}{2x},1], with probability 121(112x)dx=12ln220.153. \begin{aligned} &\int_{\frac{1}{2}}^{1}\left(1-\frac{1}{2x}\right)dx \\ &=\frac12-\frac{\ln2}{2}\approx0.153. \end{aligned} Therefore P(xy<12)10.153=0.847,P(xy\lt\tfrac12)\approx1-0.153=0.847, which lies in (34,78].\left(\tfrac34,\tfrac78\right]. Thus, the correct answer is D.

21.

Supongamos que a1=2a_1=2 y la sucesión (an)(a_n) satisface la relación de recurrencia an1n1=an1+1(n1)+1 \frac{a_n-1}{n-1}=\frac{a_{n-1}+1}{(n-1)+1} para todo n2.n\ge2. Halla el mayor entero menor o igual que n=1100an2? \sum_{n=1}^{100}a_n^2?

Suppose that a1=2a_1=2 and the sequence (an)(a_n) satisfies the recurrence relation an1n1=an1+1(n1)+1 \frac{a_n-1}{n-1}=\frac{a_{n-1}+1}{(n-1)+1} for all n2.n\ge2. What is the greatest integer less than or equal to n=1100an2? \sum_{n=1}^{100}a_n^2?

338,550338{,}550

338,551338{,}551

338,552338{,}552

338,553338{,}553

338,554338{,}554

Nivel de dificultad: 2130
Pista pequeña:

Calcula algunos términos y conjetura la forma cerrada an=n+1na_n=n+\dfrac1n

Compute a few terms and conjecture the closed form an=n+1na_n=n+\dfrac1n

Pista grande:

Entonces an2=n2+2+1n2,a_n^2=n^2+2+\dfrac1{n^2}, y n=11001n2\displaystyle\sum_{n=1}^{100}\dfrac1{n^2} está estrictamente entre 11 y 22

Then an2=n2+2+1n2,a_n^2=n^2+2+\dfrac1{n^2}, and n=11001n2\displaystyle\sum_{n=1}^{100}\dfrac1{n^2} lies strictly between 11 and 22

Solución:

La recurrencia se reordena como an=1+n1n(an1+1).a_n=1+\tfrac{n-1}{n}(a_{n-1}+1). Los primeros términos 2,52,103,174,2,\tfrac52,\tfrac{10}3,\tfrac{17}4,\ldots sugieren que an=n+1n.a_n=n+\tfrac1n. Esto se demuestra por inducción: al sustituir an1=n1+1n1a_{n-1}=n-1+\tfrac1{n-1} en la recurrencia, se obtiene an=1+n1n(n+1n1)a_n=1+\tfrac{n-1}{n}(n+\tfrac1{n-1}) =n+1n.=n+\tfrac1n. Entonces an2=n2+2+1n2,a_n^2=n^2+2+\tfrac1{n^2}, así que n=1100an2=n=1100n2+200+n=11001n2=338350+200+S, \begin{aligned} &\sum_{n=1}^{100}a_n^2 \\ &=\sum_{n=1}^{100}n^2+200 \\ &\quad {}+\sum_{n=1}^{100}\frac1{n^2} \\ &=338350+200+S, \end{aligned} donde S>1S\gt1 y S<1+1x2dx=2.S\lt1+\int_1^\infty x^{-2}\,dx=2. Por tanto, la suma está entre 338551338551 y 338552,338552, y su parte entera es 338551.338551. Así, la respuesta correcta es B.

The recurrence rearranges to an=1+n1n(an1+1).a_n=1+\tfrac{n-1}{n}(a_{n-1}+1). Computing early terms 2,52,103,174,2,\tfrac52,\tfrac{10}3,\tfrac{17}4,\ldots suggests an=n+1n.a_n=n+\tfrac1n. This follows by induction: substituting an1=n1+1n1a_{n-1}=n-1+\tfrac1{n-1} into the recurrence gives an=1+n1n(n+1n1)a_n=1+\tfrac{n-1}{n}(n+\tfrac1{n-1}) =n+1n.=n+\tfrac1n. Then an2=n2+2+1n2,a_n^2=n^2+2+\tfrac1{n^2}, so n=1100an2=n=1100n2+200+n=11001n2=338350+200+S, \begin{aligned} &\sum_{n=1}^{100}a_n^2 \\ &=\sum_{n=1}^{100}n^2+200 \\ &\quad {}+\sum_{n=1}^{100}\frac1{n^2} \\ &=338350+200+S, \end{aligned} where S>1S\gt1 and S<1+1x2dx=2.S\lt1+\int_1^\infty x^{-2}\,dx=2. Hence the sum is between 338551338551 and 338552,338552, and its floor is 338551.338551. Thus, the correct answer is B.

22.

La figura de abajo muestra una cuadrícula de puntos de 88 celdas de ancho y 33 celdas de alto formada por cuadrados de 1×11''\times1''. Carl coloca palillos de 11 pulgada a lo largo de algunos de los lados de los cuadrados para crear un lazo cerrado que no se cruza a sí mismo. Los números en las celdas indican cuántos lados de ese cuadrado deben quedar cubiertos por palillos, y se permite cualquier cantidad de palillos donde no hay número escrito. ¿De cuántas maneras puede Carl colocar los palillos?

A dotted grid 8 cells wide and 3 cells tall, with a 1 written in each cell of the middle row.

The figure below shows a dotted grid 88 cells wide and 33 cells tall consisting of 1×11''\times1'' squares. Carl places 11-inch toothpicks along some of the sides of the squares to create a closed loop that does not intersect itself. The numbers in the cells indicate the number of sides of that square that are to be covered by toothpicks, and any number of toothpicks are allowed if no number is written. In how many ways can Carl place the toothpicks?

A dotted grid 8 cells wide and 3 cells tall, with a 1 written in each cell of the middle row.

130130

144144

146146

162162

196196

Nivel de dificultad: 2370
Pista pequeña:

Cada celda de la fila central debe tocar exactamente un palillo; una vez fijadas las dos columnas donde el lazo da la vuelta, el palillo de cada celda interior está independientemente arriba o abajo de ella

Each middle-row cell must touch exactly one toothpick; after the two turnaround columns are fixed, each interior cell’s toothpick is independently above or below it

Pista grande:

Un lazo que cruza la franja central usa las 88 columnas, las primeras 7,7, las últimas 7,7, o las 66 centrales; sus columnas interiores se curvan independientemente hacia arriba o hacia abajo

A loop crossing the middle uses all 8,8, the first 7,7, the last 7,7, or the middle 66 columns; its interior columns independently bend above or below

Solución:

Cada celda de la fila central debe tocar exactamente un palillo. Consideremos primero los lazos que pasan de un lado de la franja central al otro. El lazo puede abarcar las 88 columnas, las primeras 7,7, las últimas 7,7, o las 66 centrales; un tramo menor dejaría sin tocar una celda central exterior.

Una vez fijados los dos extremos, cada celda central interior elige independientemente si su único palillo está en el lado superior o inferior, y el resto del lazo sin autointersecciones queda forzado. Los cuatro casos aportan, por tanto, 26,25,25,2^6,2^5,2^5, y 242^4 lazos. También hay exactamente dos lazos que no cruzan la franja central: el rectángulo horizontal que corre enteramente por arriba o enteramente por abajo. Así, el total es 26+25+25+24+22^6+2^5+2^5+2^4+2 =64+32+32+16+2=64+32+32+16+2 =146.=146.

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Each middle-row cell must touch exactly one toothpick. First consider loops that pass from one side of the middle strip to the other. The loop can span all 88 columns, the first 7,7, the last 7,7, or the middle 6;6; a narrower span would leave an outer middle cell untouched.

Once the two ends are fixed, each interior middle cell independently has its one toothpick on its top or bottom side, and the rest of the non-self-intersecting loop is forced. The four cases therefore contribute 26,25,25,2^6,2^5,2^5, and 242^4 loops. There are also exactly two loops that do not cross the middle strip: the horizontal rectangle running entirely along the top or entirely along the bottom. Hence the total is 26+25+25+24+22^6+2^5+2^5+2^4+2 =64+32+32+16+2=64+32+32+16+2 =146.=146.

Thus, the correct answer is C.

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

Nivel de dificultad: 2370
Pista pequeña:

Sean a,b,c,d=tan2π16,a,b,c,d=\tan^2\frac{\pi}{16}, tan23π16,\tan^2\frac{3\pi}{16}, tan25π16,\tan^2\frac{5\pi}{16}, tan27π16;\tan^2\frac{7\pi}{16}; la suma se factoriza como (a+d)(b+c)(a+d)(b+c)

Let a,b,c,d=tan2π16,a,b,c,d=\tan^2\frac{\pi}{16}, tan23π16,\tan^2\frac{3\pi}{16}, tan25π16,\tan^2\frac{5\pi}{16}, tan27π16;\tan^2\frac{7\pi}{16}; the sum factors as (a+d)(b+c)(a+d)(b+c)

Pista grande:

tan7π16=cotπ16,\tan\frac{7\pi}{16}=\cot\frac{\pi}{16}, y tan2x+cot2x=4sin22x2\tan^2x+\cot^2x=\dfrac{4}{\sin^2 2x}-2

tan7π16=cotπ16,\tan\frac{7\pi}{16}=\cot\frac{\pi}{16}, and tan2x+cot2x=4sin22x2\tan^2x+\cot^2x=\dfrac{4}{\sin^2 2x}-2

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(π8)2=\tfrac{4}{\sin^2(\frac{\pi}{8})}-2 =14+82.=14+8\sqrt2. De igual modo b+c=4sin2(3π8)2b+c=\tfrac{4}{\sin^2(\frac{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(π8)2=\tfrac{4}{\sin^2(\frac{\pi}{8})}-2 =14+82.=14+8\sqrt2. Likewise b+c=4sin2(3π8)2b+c=\tfrac{4}{\sin^2(\frac{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.

24.

Un disfenoide es un tetraedro cuyas caras triangulares son congruentes entre sí. ¿Cuál es el área total de superficie mínima de un disfenoide cuyas caras son triángulos escalenos con lados de longitud entera?

A disphenoid is a tetrahedron whose triangular faces are congruent to one another. What is the least total surface area of a disphenoid whose faces are scalene triangles with integer side lengths?

3\sqrt3

3153\sqrt{15}

1515

15715\sqrt7

24624\sqrt6

Nivel de dificultad: 2520
Pista pequeña:

Un disfenoide puede construirse a partir de un triángulo exactamente cuando ese triángulo es acutángulo; su superficie consta de 44 caras

A disphenoid can be built from a triangle exactly when that triangle is acute; its surface is 44 faces

Pista grande:

Busca el triángulo escaleno acutángulo de lados enteros con menor área; (3,4,5)(3,4,5) es rectángulo, así que prueba (4,5,6)(4,5,6)

Seek the smallest-area acute scalene integer triangle; (3,4,5)(3,4,5) is right, so try (4,5,6)(4,5,6)

Solución:

Un disfenoide existe (como el tetraedro formado por los centros de las caras de una caja) exactamente cuando el triángulo común de las caras es acutángulo, y su área total de superficie es 44 veces el área de una cara. Escribamos las longitudes enteras de los lados como u<v<w.u\lt v\lt w. Si u3,u\le3, entonces wv+1w\ge v+1 y u2+v2(v+1)2u^2+v^2\le(v+1)^2 (con igualdad solo para (u,v,w)=(3,4,5)(u,v,w)=(3,4,5)), así que el triángulo no es acutángulo. Por tanto u4.u\ge4.

El triángulo (4,5,6)(4,5,6) es acutángulo porque 42+52>62.4^2+5^2\gt6^2. Además, es el de menor área posible. El mayor ángulo de cualquier triángulo acutángulo mide al menos 60,60^\circ, así que un candidato con (u,v)(4,5)(u,v)\ne(4,5) tiene área al menos 12uvsin60\tfrac12uv\sin60^\circ 12(4)(6)32=63,\ge\tfrac12(4)(6)\tfrac{\sqrt3}{2}=6\sqrt3, que es mayor que 1574,\tfrac{15\sqrt7}{4}, el área de (4,5,6).(4,5,6).

Por la fórmula de Herón con s=152,s=\tfrac{15}2, esa área es 152725232=1574.\sqrt{\tfrac{15}2\cdot\tfrac72\cdot\tfrac52\cdot\tfrac32}=\tfrac{15\sqrt7}{4}. El área total de superficie es 41574=157.4\cdot\tfrac{15\sqrt7}{4}=15\sqrt7.

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

A disphenoid exists (as the tetrahedron formed by the face-plane midpoints of a box) exactly when the common face triangle is acute, and its total surface area is 44 times one face’s area. Write the integer side lengths as u<v<w.u\lt v\lt w. If u3,u\le3, then wv+1w\ge v+1 and u2+v2(v+1)2u^2+v^2\le(v+1)^2 (with equality only for (u,v,w)=(3,4,5)(u,v,w)=(3,4,5)), so the triangle is not acute. Thus u4.u\ge4.

The triangle (4,5,6)(4,5,6) is acute because 42+52>62.4^2+5^2\gt6^2. It also has the least possible area. The largest angle of any acute triangle is at least 60,60^\circ, so a candidate with (u,v)(4,5)(u,v)\ne(4,5) has area at least 12uvsin60\tfrac12uv\sin60^\circ 12(4)(6)32=63,\ge\tfrac12(4)(6)\tfrac{\sqrt3}{2}=6\sqrt3, which is greater than 1574,\tfrac{15\sqrt7}{4}, the area of (4,5,6).(4,5,6).

By Heron’s formula with s=152,s=\tfrac{15}2, that area is 152725232=1574.\sqrt{\tfrac{15}2\cdot\tfrac72\cdot\tfrac52\cdot\tfrac32}=\tfrac{15\sqrt7}{4}. The total surface area is 41574=157.4\cdot\tfrac{15\sqrt7}{4}=15\sqrt7.

Thus, the correct answer is D.

25.

Una gráfica es simétrica respecto a una recta si la gráfica permanece sin cambios tras reflejarse en esa recta. ¿Para cuántas cuádruplas de enteros (a,b,c,d),(a,b,c,d), donde a,|a|, b,|b|, c,|c|, d5|d|\le5 y cc y dd no son ambos 0,0, la gráfica de y=ax+bcx+d y=\frac{ax+b}{cx+d} es simétrica respecto a la recta y=xy=x?

A graph is symmetric about a line if the graph remains unchanged after reflection in that line. For how many quadruples of integers (a,b,c,d),(a,b,c,d), where a,|a|, b,|b|, c,|c|, d5|d|\le5 and cc and dd are not both 0,0, is the graph of y=ax+bcx+d y=\frac{ax+b}{cx+d} symmetric about the line y=x?y=x?

12821282

12921292

13101310

13201320

13301330

Nivel de dificultad: 2720
Pista pequeña:

Reflejar y=f(x)y=f(x) sobre y=xy=x da su inversa, así que la simetría significa que ff es su propia inversa

Reflecting y=f(x)y=f(x) over y=xy=x gives its inverse, so symmetry means ff is its own inverse

Pista grande:

Una función ax+bcx+d\dfrac{ax+b}{cx+d} es una involución exactamente cuando a+d=0a+d=0 (y es no degenerada); cuenta también la identidad y=xy=x

A map ax+bcx+d\dfrac{ax+b}{cx+d} is an involution exactly when a+d=0a+d=0 (and it is nondegenerate); also count the identity y=xy=x

Solución:

Reflejar la gráfica de y=f(x)y=f(x) respecto a y=xy=x produce la gráfica de su inversa, así que la gráfica es simétrica respecto a y=xy=x exactamente cuando ff coincide con su propia inversa. Para f(x)=ax+bcx+df(x)=\tfrac{ax+b}{cx+d}, esto ocurre de dos maneras: cuando a+d=0a+d=0 con adbc0ad-bc\ne0 (una involución genuina, incluidas las rectas de pendiente 1-1 cuando c=0c=0), o cuando ff es la identidad y=xy=x (b=c=0, a=d0b=c=0,\ a=d\ne0).

Para a+d=0,a+d=0, ponemos d=a;d=-a; el determinante a2bc-a^2-bc debe ser distinto de cero, así que necesitamos a2+bc0,a^2+bc\ne0, junto con (c,d)(0,0).(c,d)\ne(0,0). Cuando a=0,a=0, tanto bb como cc deben ser distintos de cero, lo que da 102=10010^2=100 opciones. Para cada aa no nulo, partimos de 112=12111^2=121 opciones para (b,c).(b,c). Si a=1,3,4,|a|=1,3,4, o 5,5, exactamente 22 pares satisfacen bc=a2;bc=-a^2; si a=2,|a|=2, lo hacen exactamente 66 pares. Por tanto, el número de involuciones genuinas es 100+8(1212)+2(1216)=1282. \begin{gathered} 100+8(121-2)+2(121-6)\\ {}=1282. \end{gathered} El caso de la identidad aporta 1010 más (a=d{±1,,±5}a=d\in\{\pm1,\ldots,\pm5\}), para un total de 1282+10=1292.1282+10=1292.

Así, la respuesta correcta es B.

Reflecting the graph of y=f(x)y=f(x) over y=xy=x produces the graph of its inverse, so the graph is symmetric about y=xy=x exactly when ff equals its own inverse. For f(x)=ax+bcx+df(x)=\tfrac{ax+b}{cx+d} this happens in two ways: when a+d=0a+d=0 with adbc0ad-bc\ne0 (a genuine involution, including the slope1-1 lines when c=0c=0), or when ff is the identity y=xy=x (b=c=0, a=d0b=c=0,\ a=d\ne0).

For a+d=0,a+d=0, set d=a;d=-a; the determinant a2bc-a^2-bc must be nonzero, so we need a2+bc0,a^2+bc\ne0, together with (c,d)(0,0).(c,d)\ne(0,0). When a=0,a=0, both bb and cc must be nonzero, giving 102=10010^2=100 choices. For each nonzero a,a, start with 112=12111^2=121 choices of (b,c).(b,c). If a=1,3,4,|a|=1,3,4, or 5,5, exactly 22 pairs satisfy bc=a2;bc=-a^2; if a=2,|a|=2, exactly 66 pairs do. Thus the genuine involutions number 100+8(1212)+2(1216)=1282. \begin{gathered} 100+8(121-2)+2(121-6)\\ {}=1282. \end{gathered} The identity case adds 1010 more (a=d{±1,,±5}a=d\in\{\pm1,\ldots,\pm5\}), for a total of 1282+10=1292.1282+10=1292.

Thus, the correct answer is B.