2024 AIME I 第 11 题
先试着解答 2024 AIME I 第 11 题,然后核对你的答案与精心整理的解答,解答来自 LIVE by Po-Shen Loh。你也可以参加完整限时模拟考试、查看全部 2024 AIME I 解答,或核对答案。
所有题目均经美国数学协会(MAA)官方合法授权使用。
11.
正八边形的每个顶点独立地以相同概率染成红色或蓝色。若这个八边形可以通过某次旋转,使得所有蓝色顶点 最终落到原本是红色顶点的位置上,则称该染色满足条件。这个概率为 ,其中 和 是互质正整数。求 。
Each vertex of a regular octagon is independently colored either red or blue with equal probability. The probability that the octagon can then be rotated so that all of the blue vertices end up at positions where there had been red vertices is where and are relatively prime positive integers. Find
答案:371
解答:
将顶点标为 ,并令 为蓝色顶点集合,。旋转 满足条件, 当且仅当 。由于 必须放入 个红色位置中, 必有 。把 对所有八个旋转求和,会把 的所有有序对各计一次(通过 ),总数为 ,而 项贡献 。所以当 时,七个非零旋转的重合总数仅为 ,必有某个旋转没有重合:所有 的 种染色都成功。
当 时,不相交会迫使 正好等于 的补集。若 为奇数,循环 会遍历全部顶点,并且必须在 与其补集之间交替,所以 是偶数顶点集合或奇数顶点集合:共有 个集合。若 ,则 在两个 -循环 和 中各取一对相对顶点:共有 个集合,例如 。若 ,则 从每对 中恰取一个顶点:共有 个集合。前两类都包含某对相对顶点的两个成员,而第三类从不这样;偶数或奇数顶点集合又把它们的相对顶点对都取自同一个 -循环,所以三类互不重叠,总共有 个集合。
因此在 种染色中,有 种满足条件,概率为 ,所以 。
Label the vertices and let be the blue set, Rotation by works exactly when Since must fit inside the red positions, Summing over all eight rotations counts all pairs once (via ), a total of and the term contributes So for the seven nonzero rotations share only overlaps, and some rotation has none: all colorings with succeed.
For disjointness forces to be exactly the complement of If is odd, the cycle visits all vertices and must alternate between and its complement, so is the evens or the odds: sets. If then meets each of the -cycles and in an antipodal pair: sets, such as If then contains exactly one of each pair sets. The first two families contain both members of some antipodal pair while the third never does, and the evens/odds take both their antipodal pairs from one -cycle, so the three families are disjoint: sets.
In total of the colorings work, so the probability is and
其他年份的第 11 题
1997 AIME · 1998 AIME · 1999 AIME · 2000 AIME I · 2000 AIME II · 2001 AIME I · 2001 AIME II · 2002 AIME I · 2002 AIME II · 2003 AIME I · 2003 AIME II · 2004 AIME I · 2004 AIME II · 2005 AIME I · 2005 AIME II · 2006 AIME I · 2006 AIME II · 2007 AIME I · 2007 AIME II · 2008 AIME I · 2008 AIME II · 2009 AIME I · 2009 AIME II · 2010 AIME I · 2010 AIME II · 2011 AIME I · 2011 AIME II · 2012 AIME I · 2012 AIME II · 2013 AIME I · 2013 AIME II · 2014 AIME I · 2014 AIME II · 2015 AIME I · 2015 AIME II · 2016 AIME I · 2016 AIME II · 2017 AIME I · 2017 AIME II · 2018 AIME I · 2018 AIME II · 2019 AIME I · 2019 AIME II · 2020 AIME I · 2020 AIME II · 2021 AIME I · 2021 AIME II · 2022 AIME I · 2022 AIME II · 2023 AIME I · 2023 AIME II · 2024 AIME II · 2025 AIME I · 2025 AIME II · 2026 AIME I · 2026 AIME II