2014 AMC 12B 第 25 题

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25.

下面方程的所有正实数解 xx 之和是多少?2cos(2x)(cos(2x)cos(2014π2x))=cos(4x)1 \begin{gathered} \small 2\cos(2x)\left(\cos(2x) - \cos\left(\dfrac{2014\pi^2}{x}\right)\right) \\ = \cos(4x) - 1 \end{gathered}\text{?}

What is the sum of all positive real solutions xx to the equation 2cos(2x)(cos(2x)cos(2014π2x))=cos(4x)1? \begin{gathered} \small 2\cos(2x)\left(\cos(2x) - \cos\left(\dfrac{2014\pi^2}{x}\right)\right) \\ = \cos(4x) - 1? \end{gathered}

π\pi

810π810\pi

1008π1008\pi

1080π1080\pi

1800π1800\pi

答案:D
知识点:三角恒等式因数之和
难度评级:2890
小提示:

代换 x=πy2x = \tfrac{\pi y}{2},并使用 12(1cos(2πy))=sin2(πy)\tfrac12(1 - \cos(2\pi y)) = \sin^2(\pi y)

Substitute x=πy2x = \tfrac{\pi y}{2} and use 12(1cos(2πy))=sin2(πy)\tfrac12(1 - \cos(2\pi y)) = \sin^2(\pi y)

大提示:

方程化为 cos(πy)cos(4028πy)=1\cos(\pi y)\cos\left(\tfrac{4028\pi}{y}\right) = 1,迫使 yy4028y\tfrac{4028}{y} 是同奇偶性的整数。

The equation reduces to cos(πy)cos(4028πy)=1,\cos(\pi y)\cos\left(\tfrac{4028\pi}{y}\right) = 1, forcing yy and 4028y\tfrac{4028}{y} to be integers of the same parity

解答:

x=πy2x = \tfrac{\pi y}{2}。两边除以 22,并使用 12(1cos(2πy))=sin2(πy)\tfrac12(1 - \cos(2\pi y)) = \sin^2(\pi y),方程化简为 cos(πy)cos(4028πy)=1 \cos(\pi y)\cos\left(\dfrac{4028\pi}{y}\right) = 1\text{。}

两个余弦必须都等于 11,或都等于 1-1,因此 yy4028y\tfrac{4028}{y} 是同奇偶性的整数。因为 4028=2219534028 = 2^2 \cdot 19 \cdot 53 是偶数,二者都必须为偶数,所以 y=2ay = 2a,其中 aa2014=219532014 = 2 \cdot 19 \cdot 53 的正奇因数,故 a{1,19,53,1953}a \in \{1, 19, 53, 19 \cdot 53\}

每个这样的 aa 给出 x=πy2=πax = \tfrac{\pi y}{2} = \pi a,所以解的和为 π(1+19+53+1953)=π(19+1)(53+1)=1080π \begin{gathered} \pi(1 + 19 + 53 + 19\cdot53) \\ = \pi(19+1)(53+1) \\ = 1080\pi \end{gathered}\text{。}

所以正确答案是 D

Let x=πy2.x = \tfrac{\pi y}{2}. Dividing by 22 and using 12(1cos(2πy))=sin2(πy),\tfrac12(1 - \cos(2\pi y)) = \sin^2(\pi y), the equation simplifies to cos(πy)cos(4028πy)=1. \cos(\pi y)\cos\left(\dfrac{4028\pi}{y}\right) = 1.

Both cosines must equal 11 or both equal 1,-1, so yy and 4028y\tfrac{4028}{y} are integers of the same parity. Since 4028=2219534028 = 2^2 \cdot 19 \cdot 53 is even, both must be even, so y=2ay = 2a with aa a positive odd divisor of 2014=21953,2014 = 2 \cdot 19 \cdot 53, giving a{1,19,53,1953}.a \in \{1, 19, 53, 19 \cdot 53\}.

Each such aa gives x=πy2=πa,x = \tfrac{\pi y}{2} = \pi a, so the sum of solutions is π(1+19+53+1953)=π(19+1)(53+1)=1080π. \begin{gathered} \pi(1 + 19 + 53 + 19\cdot53) \\ = \pi(19+1)(53+1) \\ = 1080\pi. \end{gathered}

Thus, the correct answer is D.

第 24 题#24
完整试卷

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