2022 AMC 10A 第 17 题

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17.

有多少个三位正整数 a b c\underline{a} \ \underline{b} \ \underline{c},其非零数字 aabbcc 满足下面条件?横线表示循环,因此 0.a b c0.\overline{\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}} 表示无限循环小数 0.a b c a b c 0.\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}~\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}~\cdots0.a b c=13(0.a+0.b+0.c)?0.\overline{\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}} = \dfrac{1}{3} (0.\overline{a} + 0.\overline{b} + 0.\overline{c})?

How many three-digit positive integers a b c\underline{a} \ \underline{b} \ \underline{c} are there whose nonzero digits a,a, b,b, and cc satisfy 0.a b c=13(0.a+0.b+0.c)?0.\overline{\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}} = \dfrac{1}{3} (0.\overline{a} + 0.\overline{b} + 0.\overline{c})? (The bar indicates repetition, thus 0.a b c0.\overline{\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}} is the infinite repeating decimal 0.a b c a b c 0.\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}~\underline{a}~\underline{b}~\underline{c}~\cdots)

99

1010

1111

1313

1414

答案:D
知识点:循环小数数字丢番图方程
难度评级:1660
解答:

先将每个循环小数写成闭式。可以把 写成 0.abc=100a+10b+c999,0.a=a9,0.b=b9,0.c=c9. \begin{aligned} 0.\overline{\underline{a}\underline{b}\underline{c}}&=\frac{100a+10b+c}{999},\\ 0.\overline a&=\frac a9,\quad 0.\overline b=\frac b9,\\ 0.\overline c&=\frac c9. \end{aligned}

这是一个无穷等比数列,首项为 ,公比为 。 用无穷等比数列求和公式,得到 类似地,注意 可写成 同样可得 因此 将这些值代入条件,得到 两边乘以 999999100a+10b+c=37(a+b+c),100a+10b+c=37(a+b+c), 7a=3b+4c.7a=3b+4c.

注意 a{1,2,,9}a\in\{1,2,\ldots,9\} 可写成 b,cb,c 代入后有 化简为 所有满足 的解都可行。如果把 增加 、把 减少 ,表达式 保持不变;也可以把 减少 、把 增加 。 把这个原则用于前 个三元组,还会得到 这 个解。因此总共有 1313 个解。 (1,1,1),(2,2,2),(3,3,3),(4,4,4),(4,8,1),(5,1,8),(5,5,5),(5,9,2),(6,2,9),(6,6,6),(7,7,7),(8,8,8),(9,9,9). \begin{gathered} (1,1,1),(2,2,2),(3,3,3),\\ (4,4,4),(4,8,1),(5,1,8),\\ (5,5,5),(5,9,2),(6,2,9),\\ (6,6,6),(7,7,7),(8,8,8),\\ (9,9,9). \end{gathered}

所以正确答案是 D

The repeating decimals satisfy 0.abc=100a+10b+c999,0.a=a9,0.b=b9,0.c=c9. \begin{aligned} 0.\overline{\underline{a}\underline{b}\underline{c}}&=\frac{100a+10b+c}{999},\\ 0.\overline a&=\frac a9,\quad 0.\overline b=\frac b9,\\ 0.\overline c&=\frac c9. \end{aligned}

Substitution and multiplication by 999999 give 100a+10b+c=37(a+b+c),100a+10b+c=37(a+b+c), or 7a=3b+4c.7a=3b+4c.

For each a{1,2,,9},a\in\{1,2,\ldots,9\}, checking the nonzero digits b,cb,c in this linear equation gives (1,1,1),(2,2,2),(3,3,3),(4,4,4),(4,8,1),(5,1,8),(5,5,5),(5,9,2),(6,2,9),(6,6,6),(7,7,7),(8,8,8),(9,9,9). \begin{gathered} (1,1,1),(2,2,2),(3,3,3),\\ (4,4,4),(4,8,1),(5,1,8),\\ (5,5,5),(5,9,2),(6,2,9),\\ (6,6,6),(7,7,7),(8,8,8),\\ (9,9,9). \end{gathered} Thus there are 1313 integers.

Thus, D is the correct solution.

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