1996 AIME Problem 6
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6.
In a five-team tournament, each team plays one game with every other team. Each team has a chance of winning any game it plays. There are no ties. Let be the probability that the tournament will produce neither an undefeated team nor a winless team, where and are relatively prime positive integers. Find
Answer: 49
Small Hint:
There are equally likely tournament outcomes
Big Hint:
Use inclusion-exclusion on the events that an undefeated or a winless team exists
Solution:
There are outcomes. A specified undefeated team forces its four games and leaves the other six arbitrary, so there are outcomes with an undefeated team. The same count holds for a winless team. If distinct specified teams are undefeated and winless, seven games are forced and the three games among the other teams are arbitrary. Thus the intersection count is By inclusion-exclusion, the desired count is The probability is so
Problem 6 in Other Years
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