1989 AIME Problem 14
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14.
Given a positive integer it can be shown that every complex number of the form where and are integers, can be uniquely expressed in the base using the integers as digits. That is, the equation
is true for a unique choice of nonnegative integer and digits chosen from the set with We write
to denote the base expansion of There are only finitely many integers that have four-digit expansions
Find the sum of all such
Answer: 490
Small Hint:
Compute the second and third powers of and set the imaginary part of the expansion equal to zero
Big Hint:
The digit bounds leave only two possible triples ; then let range over all digits
Solution:
Let Then and
The imaginary part of is Thus With and the only possibilities are
The corresponding real parts are and respectively. As ranges from through the required sum is
Problem 14 in Other Years
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