2020 AMC 12A 第 10 题

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10.

存在唯一的正整数 nn 满足 log2(log16n)=log4(log4n)\log_2(\log_{16} n) = \log_4(\log_4 n)\text{。}

nn 的各位数字之和是多少?

There is a unique positive integer nn such that log2(log16n)=log4(log4n).\log_2(\log_{16} n) = \log_4(\log_4 n).

What is the sum of the digits of n?n?

44

77

88

1111

1313

答案:E
知识点:对数换元法
难度评级:1500
小提示:

log16n=12log4n\log_{16} n = \tfrac12 \log_4 n,所以令 y=log4ny = \log_4 n

log16n=12log4n,\log_{16} n = \tfrac12 \log_4 n, so let y=log4ny = \log_4 n

大提示:

方程变为 log2(y2)=12log2y\log_2\left(\tfrac{y}{2}\right) = \tfrac12 \log_2 y;平方来解出 yy

The equation becomes log2(y2)=12log2y;\log_2\left(\tfrac{y}{2}\right) = \tfrac12 \log_2 y; square to solve for yy

解答:

因为 log16n=12log4n\log_{16} n = \tfrac12 \log_4 n,令 y=log4ny = \log_4 n。方程变为 log2(y2)=log4y=12log2y\log_2\left(\tfrac{y}{2}\right) = \log_4 y = \tfrac12 \log_2 y

两边乘以 22 得到 log2(y2)2=log2y\log_2\left(\tfrac{y}{2}\right)^2 = \log_2 y,所以 (y2)2=y\left(\tfrac{y}{2}\right)^2 = y,从而 y=4y = 4

因此 log4n=4\log_4 n = 4,所以 n=44=256n = 4^4 = 256,各位数字之和为 2+5+6=132 + 5 + 6 = 13

因此,正确答案是 E

Since log16n=12log4n,\log_{16} n = \tfrac12 \log_4 n, set y=log4n.y = \log_4 n. The equation becomes log2(y2)=log4y=12log2y.\log_2\left(\tfrac{y}{2}\right) = \log_4 y = \tfrac12 \log_2 y.

Multiplying by 22 gives log2(y2)2=log2y,\log_2\left(\tfrac{y}{2}\right)^2 = \log_2 y, so (y2)2=y,\left(\tfrac{y}{2}\right)^2 = y, which yields y=4.y = 4.

Then log4n=4,\log_4 n = 4, so n=44=256,n = 4^4 = 256, and the digit sum is 2+5+6=13.2 + 5 + 6 = 13.

Thus, E is the correct answer.

第 9 题#9
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