2025 AMC 12B Problema 17

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

17.

Cada uno de los 99 cuadrados de una cuadrícula 3×33 \times 3 se va a colorear de rojo, azul o amarillo de manera que cada cuadrado rojo comparta un lado con al menos un cuadrado azul, cada cuadrado azul comparta un lado con al menos un cuadrado amarillo, y cada cuadrado amarillo comparta un lado con al menos un cuadrado rojo. Las coloraciones que se pueden obtener una de otra mediante rotaciones y/o reflexiones se consideran iguales. ¿Cuántas coloraciones diferentes son posibles?

Each of the 99 squares in a 3×33 \times 3 grid is to be colored red, blue, or yellow in such a way that each red square shares an edge with at least one blue square, each blue square shares an edge with at least one yellow square, and each yellow square shares an edge with at least one red square. Colorings that can be obtained from one another by rotations and/or reflections are to be considered the same. How many different colorings are possible?

33

99

1212

1818

2727

Respuesta: C
Conceptos:Lema de Burnsideanálisis por casos
Nivel de dificultad: 1980
Solución:

Primero contamos las coloraciones de la cuadrícula con posiciones etiquetadas. Al comprobar sucesivamente las 2727 filas posibles y rechazar una fila en cuanto una casilla cuyos vecinos ya se conocen carece del color siguiente requerido, se obtiene el siguiente conteo completo según las cantidades de casillas rojas, azules y amarillas: (#R,#B,#Y)valid colorings(2,4,3)16(3,2,4)16(3,3,3)36(4,3,2)16 \begin{array}{c|c} (\#R,\#B,\#Y)&\text{valid colorings}\\ \hline (2,4,3)&16\\ (3,2,4)&16\\ (3,3,3)&36\\ (4,3,2)&16 \end{array} Así, la identidad fija 16+16+36+16=8416+16+36+16=84 coloraciones.

Para las otras simetrías, los números de coloraciones fijas son 00 para cada rotación no trivial, 66 para cada reflexión respecto a un eje horizontal o vertical y 00 para cada reflexión diagonal. (Para una reflexión axial, una comprobación directa de las tres filas palindrómicas da las 66 posibilidades). Por tanto, el lema de Burnside da 84+268=12. \frac{84+2\cdot6}{8}=12.

Así, la respuesta correcta es C.

First count colorings of the grid with its positions labeled. Checking the 2727 possible rows in succession and rejecting a row as soon as a square whose neighbors are now known lacks its required next color gives the following complete count by the numbers of red, blue, and yellow squares: (#R,#B,#Y)valid colorings(2,4,3)16(3,2,4)16(3,3,3)36(4,3,2)16 \begin{array}{c|c} (\#R,\#B,\#Y)&\text{valid colorings}\\ \hline (2,4,3)&16\\ (3,2,4)&16\\ (3,3,3)&36\\ (4,3,2)&16 \end{array} Thus the identity symmetry fixes 16+16+36+16=8416+16+36+16=84 colorings.

For the other symmetries, the fixed-coloring counts are 00 for each nontrivial rotation, 66 for each reflection across a horizontal or vertical axis, and 00 for each diagonal reflection. (For an axis reflection, a direct check of the three palindromic rows gives the 66 possibilities.) Therefore Burnside's lemma gives 84+268=12. \frac{84+2\cdot6}{8}=12.

Thus, the correct answer is C.

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