2023 AIME I Problem 9
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9.
Find the number of cubic polynomials where and are integers in such that there is a unique integer with
Answer: 738
Small Hint:
is irrelevant: where the three terms of the quadratic are and
Big Hint:
A monic integer quadratic with one integer root has two, so its root set must be or a double root with
Solution:
Since does not involve each valid pair contributes polynomials. Factoring, so we need the quadratic factor to have exactly one integer root different from If has any integer root, its other root is also an integer (their sum is an integer); if has no integer root, then no exists at all. So either has roots and with or a double root
Roots and Vieta’s formulas give and The constraint forces (and then is automatically in range), so excluding leaves pairs. Double root here and and forces all valid for so excluding leaves pairs.
That is pairs hence polynomials.
Problem 9 in Other Years
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