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LIBRO 8 PROBLEMAS MATEMÁTICAS Una heladería tiene un repertorio de sabores diferentes de helados. Cuando Diego compra un cono con dos bolas de sabores diferentes lo puede elegir de 153 maneras diferentes. Recientemente, el día que cumplió 22 años, compró un cono gigante de 15 bolas de sabores diferentes. ¿De cuantas formas lo pudo elegir? SOLUCIÓN Sean n la cantidad de sabores diferentes de que dispone la heladería. La cantidad de combinaciones de dos sabores serán ( ) ( ) 180306153 22 1 !2!2 ! 153 2 2 2 =⇒=−−⇒=−=−×= −× ⇒= nnn nnnn n nn sabores diferentes, pues se desecha la solución negativa de la ecuación por el contexto del problema. Entonces, las posibilidades que tuvo Diego en su cumpleaños fueron =××= × = 6 161718 !3!15 !18 15 18 816 En una empresa de reparación de ordenadores Juan repara tres ordenadores mientras María repara dos. Ángela es más rápida que los dos: mientras María repara un ordenador ella repara tres. En el tiempo en que Juan repara nueve ordenadores, ¿cuántos ordenadores habrán reparado entre los tres? SOLUCIÓN Mientras que Juan repare 9 ordenadores María habrá reparado 6 pues la proporción es 2:3 Pero si María ha reparado 6 ordenadores, Ángela habrá reparado 18 ya que la proporción es 3:1 En resumen, habrán reparado en total =++ 1869 33 ordenadores Halla el menor número natural que es suma de 9 naturales consecutivos, es suma de 10 naturales consecutivos y es suma de 11 naturales consecutivos, teniendo en cuenta que ninguna de las tres sumas está contenida en las otras. SOLUCIÓN Sea N el número buscado. Entonces, ( ) ( ) ( ) ( ) AaaaaaaN 9493698...21 =+×=+=+++++++= siendo 4>A ( ) ( ) ( ) ( ) BbbbbbbN 592545109...21 =+×=+=+++++++= siendo 10>B impar ( ) ( ) ( ) ( ) CccccccN 11511551110...21 =+×=+=+++++++= siendo 5>C De lo anterior deducimos que N es múltiplo de 5 , 9 y 11 con las condiciones indicadas- El menor número es =××= 1195N 495 Tres amigas que van a una pizzería piden una pizza y la dividen, para comérsela, en tres partes iguales. Antes de empezar a comer llega otra amiga y deciden compartir la pizza con ella de manera que las cuatro coman la misma cantidad. ¿Qué porcentaje de su trozo de pizza deben aportar cada una de las tres a su amiga? SOLUCIÓN En un primer momento deben las amigas tienen, cada una 3 1 de pizza y, cuando reparta a la amiga, le quedará 4 1 de pizza. Según lo anterior, el trozo que aporta a la amiga es 12 1 4 1 3 1 =− de pizza. Y 12 1 de 3 1 es ==×=× % 4 100 %100 12 3 %100 3 1 12 1 25 % Halla todas las ternas de números enteros (x,y,z) tales que SOLUCIÓN Está claro que, si x , y , z son enteros, 2 11 0 22 ≤=+< z yx Entonces, 1=z o 2=z • Si 2222 22 1 11 1 yxyx yx z ×=+⇒=+⇒= , siendo ambos cuadrados enteros positivos. La única posibilidad es que yxyx ,222 ⇒== no son enteros: ¡imposible por contradicción con la hipótesis del enunciado! • Si ( ) ⇒=−=××−+⇒××=+⇒=+⇒= 0222112 22222222222 22 yxyxyxyxyx yx z 10 2222 ==⇒=−⇒ yxyx según las condiciones del enunciado al ser ambos cuadrados enteros positivos. De ahí se obtiene que 1,1 ±=±= yx Las ternas son, entonces, (-1,-1,2), (-1,1,2), (1,-1,2), (1,1,2) Si 11x = 7y = 77, halla SOLUCIÓN Como 11ln 77ln 77ln11ln77ln11ln7711 =⇒=×⇒=⇒= xxxx y ⇒=⇒= 77ln7ln777 yy 7ln 77ln 77ln7ln =⇒=×⇒ yy , basándonos en las propiedades de los logaritmos. De todo lo anterior se deduce, teniendo en cuenta también las propiedades de los logaritmos, que ( ) ==×=+=+=+=+ 77ln 77ln 77ln 711ln 77ln 7ln11ln 77ln 7ln 77ln 11ln 7ln 77ln 1 11ln 77ln 111 yx 1 Si cada ángulo interior de un polígono mide 172o o 173o, ¿cuál es la mayor cantidad posible de lados del polígono? SOLUCIÓN Si n son los lados del polígono y α el ángulo interior genérico, según se ve en la imagen se verificará que ( ) º360º180 =−× αn Entonces, según los límites establecidos, si ( ) ⇒=−×⇒= º360º172º180º172 nα 45 º8 º360 º360º8 ==⇒=⇒ nn , y si ( ) ⇒=−×⇒= º360º173º180º173 nα 4,51 º7 º360 º360º7 ==⇒=⇒ nn De lo anterior, 51454,5145 ≤≤⇒≤≤⇒ nn El mayor número de lados del polígono será 51 si es factible con los ángulos que se indican. Y sí lo es, obteniéndose la cantidad de ángulos de cada tipo resolviendo el sistema 483 35777 36078 51 36078 =⇒=⇒ =+ =+ ⇒ =+ =+ ba ba ba ba ba : ( ) ( ) º360º173º18048º172º1803 =−×+−× Esto quiere decir que hay 3 ángulos de º172 y 48 ángulos de º173 en los polígonos que resuelven el problema. El mayor número de lados del polígono es, entonces, 51 Si x e y son dos números naturales tales que x > y, x + xy = 391, ¿cuánto vale x + y? SOLUCIÓN 2317391 ×= por lo que ( ) 23173911 ×==+×=+ yxxyx Como ( ) 23171 ×=+× yx y 16,23171,23 ==⇒=+=⇒> yxyxyx Por lo tanto, =+=+ 1623yx 39 Encuentra el mayor número natural N que cumple las siguientes condiciones: • E(N/3) es un número de tres cifras iguales, • E(N/3) = 1 + 2 + … + n, para algún número natural n, donde E(x) representa la parte entera de x. SOLUCIÓN La primera condición establece que aaaa N E 11110100 3 =++= , siendo 100 << a , y la segunda indica que ( ) 2 1 ...21 3 +×=+++= nnn N E , para algún número natural n De lo anterior se deduce que ( ) ( ) ( ) annannann ×××=+×⇒=+×⇒=+× 373212221111 2 1 , siendo 100 << a El primer miembro indica que la multiplicación se debe poder expresar como producto de dos números consecutivos y esto se produce únicamente, según las condiciones del problema, cuando ⇒= 6a ( ) 3736637321 ×=×××=+×⇒ nn Entonces, 2001199866736663666111 3 <≤⇒×<≤×⇒== NNa N E El mayor valor posible de N es 2000 Sea el trapecio de la figura en donde la longitud de su base mayor es tres veces la longitud de su base menor. Los puntos M y N son los puntos medios respectivos de los lados BC y CD. Si el área del trapecio es 32 cm2, ¿cuánto vale el área del triángulo AMN ? SOLUCIÓN Llamamos ADb = a la base menor, por lo que la base mayor bBC 3= , y h a la altura del trapecio. Adjuntamos al trapecio original una copia del mismo girada º180 con lo que obtenemos el paralelogramo que se aprecia en la figura, con una base de b4 cm y una altura de h cm Su superficie es el doble de la del trapecio: 64 cm2 Entonces, 16 4 64 643224 ==⇒=×= bhbh Por otro lado, la superficie sombreada es la diferencia entre el área del paralelogramo y el doble de la suma de las áreas de los triángulos ABM y 'MNA pues observamos que, en la figura, hay dos parejas de triángulos idénticos. Hallamos las áreas de esos triángulos: • 12 4 163 4 3 2 2 3 2 =×== × =×= bh h b hBM ÁreaABM cm 2 • ( ) 10 8 165 8 5 2 22 5 2 22 3 2 2 ' 2 2 ' ' = ×== × = × + = ×+ = × = bh hbhb bh CAMC h MA ÁreaMNA cm 2 De lo anterior, ( ) ( ) 2010122642 'log =+×−=+×−= MNAABMramoparaleverde ÁreaÁreaÁreaÁrea cm2 Por lo tanto, el área del triángulo AMN es la mitad: 10 cm2 El rectángulo ABCD tiene adosado un triángulo rectángulo isósceles AEB de hipotenusa AB = 4 cm. Si BC = 3 cm, ¿cuál es el valor del área del triángulo AEC ? SOLUCIÓN Teniendo en cuenta las condiciones del problema dibujamos los segmentos 'BB (prolongación de CB), 'AA (prolongación de DA ) y el perpendicular a ambos ''BA pasando por E , formando un rectángulo CDBA '' Evidentemente, si el triángulo AEB es rectángulo e isósceles los triángulos BEB' y AEA' también lo son y sus catetos miden 2 2 '''' ===== ABEBBBEAAA cm Entonces 532'' =+=+= BCBBCB cm y el área del rectángulo es 2045''' =×=×= ABCBÁrea CDBA cm 2 Podemos observar que el área del triángulo AEC es la diferencia entre el área del rectángulo construido y la suma de las de los triángulos rectángulosCEB' , AEA' y ADC Entonces ( ) ⇒ ×+×+×−=++−= 2 43 2 22 2 25 20'''' ADCAEACEBCDBAAEC ÁreaÁreaÁreaÁreaÁrea ( ) =−=++−==⇒ 132062520AECÁrea 7 cm2 Se tiran consecutivamente tres dados y se forman, con ellos, un número A de tres cifras: la primera tirada nos da las centenas de A, la segunda las decenas y la tercera las unidades. Repetimos el proceso obteniendo otro número B de tres cifras. Calcula la probabilidad de que A > B. SOLUCIÓN La ocurrencia de cada cifra es independiente de la anterior ocurrencia, por lo que la probabilidad p de que BA > es la misma de que AB > Si llamamos q a la probabilidad de que BA = tendremos que 121 =+⇒=++ qpqpp Pero, evidentemente, una vez que se han realizado las tres primera tiradas la probabilidad de que la cara de la cuarta tirada sea igual que la de la primera es de 6 1 , la misma que la de la quinta tirada sea igual a la de la segunda y de que la de la sexta igual que la de la tercera. Por lo tanto, 432 215 216 215 216 1 1 6 1 121 6 1 22 6 1 6 1 6 1 6 1 333 =⇒=−=−=⇒=+=+⇒=××= pppqpq Es decir, la probabilidad de que BA > es 215/432 = 0,4977 Cada día enciendo una de las 100 velas que he comprado. Cuando se consume guardo la cera sobrante y hago otra vela nueva con la cera de 7 velas ya usadas, añadiéndola al conjunto de velas para encender. ¿Durante cuántos días podré encender velas? SOLUCIÓN Cuando haya consumido las primeras 100 velas (100 días) habré guardado 100 restos y, con ellos, creadas 14 7 100 = E nuevas velas, sobrándome 298100147100 7 100 7100 =−=×−= ×− E restos. Después de los primeros 100 podré encender 14 velas más que me dejarán 14 restos que, añadidos a los 2 que me han quedado anteriormente, permitirán crear 2 7 16 7 214 = = + EE nuevas velas para encender y me sobrarán 214162716 7 16 716 =−=×−= ×− E restos. Sl final, me quedarán 4222 7 16 =+=+ E restos, insuficientes para crear alguna vela nueva. Definitivamente, tengo velas para =++ 214100 116 días [ ]xE es la función ”parte entera” Joaquín, recorriendo un camino en bici, hace la primera mitad a 6 km/h y la segunda mitad a 12 km/h. José Luis hace el primer tercio del mismo camino a 5 km/h y los dos tercios siguientes a 15 km/h. ¿Cuál es la proporción entre los tiempos que han tardado cada uno? SOLUCIÓN Consideramos la fórmula velocidad espacio tiempo = Si la longitud del camino es L , el tiempo que tarda Joaquín en hacer el camino completo es 824 3 12 2 3 12 2 12 2 6 2 LL LL L LL === + =+ horas y el tiempo que tarda José Luis en hacer el camino completo es 945 5 15 3 5 15 3 2 15 3 2 5 3 LL LL L LL === + =+ horas Entonces, la porporción entre los tiempos es == L L L L 8 9 9 8 9/8 Hallar todos los números enteros n tales que es un cuadrado perfecto. SOLUCIÓN Como ( ) ( ) ( ) ( ) 222342222 222 babnnbaannbannbannbann ++×+++=++×++=++ , identificando los dos primeros coeficientes no unitarios con los correspondientes del polinomio 1836224 234 +−+− nnnn , dado en el enunciado tenemos que = −= ⇒ =+ −= 9 2 222 42 2 b a ba a con lo que ( ) 81362249281362 234222 +−+−=+−⇒=−= nnnnnnbyab Entonces, ⇒−+−+−=+−+− 6381362241836224 234234 nnnnnnnn ( ) 63921836224 22234 −+−=+−+−⇒ nnnnnn El primer número es un cuadrado entero perfecto 1836224 2342 +−+−= nnnnx y, evidentemente, xkxnn >+=+− 922 para que, así, ( ) ( ) 6363921836224 2222342 −+=−+−=+−+−= kxnnnnnnx siendo kx, dos enteros positivos. Tenemos, pues, ( ) ( ) ( ) 736326363 22222 ×==×+⇒=−+⇒−+= kkxxkxkxx Estudiamos las posibilidades, teniendo en cuenta que kkx >+2 : • ⇒=−−⇒=+−⇒=⇒=+⇒= 02323292316321 22 nnnnxkxk Ζ∉±=+±=⇒ 2412311n • ⇒=−−⇒=+−⇒=⇒=+⇒= 032129292123 22 nnnnxkxk −= = ⇒±=+±=⇒ 1 3 21311 n n n • 1011110128921927 22 =⇒±=−±=⇒=+−⇒=+−⇒=⇒=+⇒= nnnnnnxkxk Tres números cumplen el enunciado: n = -1, n = 1, n = 3 Cada uno de los habitantes de un extraño planeta tiene, al menos, dos ojos. Tres de ellos, Disi, Isi, y Trisi, se encuentran sólos en el interior de un cráter del planeta y comentan: “veo 8 ojos”, dice Isi “veo 7 ojos”, añade Disi “veo sólo 5 ojos”, apostilla Trisi Si ninguno de ellos puede ver sus propios ojos, ¿cuántos tiene Trisi? SOLUCIÓN Sean zyx ,, el número de ojos respectivos de Isi, Disi y Trisi. Según el enunciado, ( ) ( ) ( ) 5102578 5 7 8 ª3ª2ª1 =⇒=⇒−+=+−+++⇒ =+ =+ =+ −+ zzyxzxzy yx zx zy ececec Trisi tiene 5 ojos Se eligen dos números distintos de entre los cinco del conjunto {-3, -1, 0, 2, 4} y se multiplican. ¿Cuál es la probabilidad de que ese producto sea 0 ? SOLUCIÓN La cantidad de posibilidades de elección es el número de combinaciones distintas de dos elementos del conjunto: 10 !312 !345 !3!2 !5 2 5 2,5 =×× ××= × = =C La cantidad de pares tales que el producto de ambos números sea 0 equivale a la cantidad de pares que contengan al número 0 : 4 !31 !34 !3!1 !4 1 4 1,4 =× ×= × = =C En conclusión, la probabilidad pedida es === 5 2 10 4 P 0,4 Se ordenan de menor a mayor todos los números que se forman reordenando de alguna forma los dígitos del 1 al 7 sin repetir ninguno. Concretamente, el menor de todos estos números es 1234567 y el mayor es 7654321. Halla el número que ocupa la posición 2016. SOLUCIÓN La cantidad de números que pueden escribirse es el número de permutaciones de siete cifras distintas: 5040!77 ==P números. La misma cantidad hay que empiecen por cada cifra concreta, pues se reordenarán las seis restantes: 720!66 ==P Como 57672022016 +×= , el número citado estará en la posición 576 de los empezados por 3 ya que antes estarán todos los empezados por 1 y por 2 : 1234567 … 1765432 2134567 … 2765431 3124567 … ??????3 … La misma cantidad hay que empiecen 3 y tengan en tercer lugar otra cifra concreta, pues se reordenarán las cuatro restantes: 24!44 ==P Como 024496 +×= , el número citado estará en la posición última posición de los empezados por 365 ya que antes estarán todos los empezados por 1, por 2 , por 4 y por 5 excepto el último. El número que ocupa la posición 2016 es 3657421 Hoy, el producto de las edades de Manolo y de su hijo Luis es 2015. Si Manolo cumple los años en febrero y Luis en abril, ¿qué edad tenía Manolo cuando nació Luis? SOLUCIÓN El dato de los meses de nacimiento es para que los dos tengan las edades adecuadas al año (este problema está propuesto en un mes posterior a abril). Como 311352015 ××= , la única solución factible es que Manolo tenga 65135 =× años y Luis tenga 31 años. La diferencia entre las edades es 343165 =− , que es la edad que tenía Manolo en el nacimiento de Luis. 34 años En una granja hay gallinas y cerdos. El número de patas que se cuentan son 28 más que el doble del número de cabezas. ¿Cuántos cerdos hay? SOLUCIÓN Si llamamos x al número de gallinas e y al número de cerdos, el número de cabezas es yx + y el número de patas es yx 42 + El enunciado nos dice que ( ) 1428222284222842 =⇒=⇒++=+⇒+×+=+ yyyxyxyxyx Hay 14 cerdos ¿Cuál es la probabilidad de que, al elegir un número al azar entre 1000 y 9999, el producto de sus cifras sea múltiplo de 3? SOLUCIÓN Hay 9000 números y vamos a hallar aquellos en los que el producto de sus cifras no es múltiplo de 3 : son todos los de cuatro cifras que pueden formarse con las cifras 8,7,5,4,2,1,0 y tales que su primera cifra no sea nula, porque no pueden tener ninguna de las cifras 9,6,3 Que empiecen por cada una de las cifras anteriores hay una cantidad igual al número de variaciones con repetición de siete cifras tomadas de tres en tres: 343733,7 ==VR Como pueden escribirse con seis cifras diferentesrepresentando las unidades de millar, números de cuatro cifras cuyo producto de sus cifras no es múltiplo de 3 hay, en total, 205834366 3,7 =×=×VR Por lo tanto, como la probabilidad de elegir al azar un número de cuatro cifras cuyo producto de sus cifras no sea múltiplo de 3 es 1500 1157 532 8913 532 891332 9000 6942 9000 2058 1 9000 2058 ' 32323 =×× ×= ×× ×××==−=⇒= PP es la probabilidad de elegir al azar un número de cuatro cifras cuyo producto de sus cifras sea múltiplo de 3 1157/1500 = 0,77 En un triángulo rectángulo la bisectriz de uno de sus ángulos agudos divide al lado opuesto en dos segmentos de longitudes 1 y 2 ¿Cuál es la longitud de la bisectriz? SOLUCIÓN Llamamos x a la longitud de la bisectriz y c al cateto adyacente al ángulo donde dibujamos la bisectriz, cuyo valor es α2 . El otro cateto vale 321 =+ En los dos triángulos rectángulos que aparecen se verifica que c tg 1=α y c tg 3 2 =α Entonces, 32332 3 3 1 1 1 23 1 2 2 2222 2 2 =⇒=−⇒=−⇒ − × =⇒ − ×= ccc c c c ctg tg tg α αα Y, por el teorema de Pitágoras, 24311 222 =⇒=+=+= xcx La bisectriz mide 2 unidades lineales ¿Cuántos números naturales verifican que, al quitarles la cifra de las unidades, el nuevo número formado con esta operación es 14 veces más pequeño que el original? SOLUCIÓN Llamamos Ac al número inicial donde c es la última cifra. Es evidente que al quitarle a cAAc += 10 la última cifra se transforma en el número A El enunciado nos dice que cAcAA cA A =⇒+=⇒+= 41014 14 10 Como c es una cifra, y múltiplo de 4 , las únicas posibilidades son =⇒== =⇒== 282,8 141,4 AcAc AcAc por lo que la condición del problema la cumplen 2 números naturales Si calcula S2016 en forma de fracción irreducible SOLUCIÓN Tenemos en cuenta que ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒+×+×=+×+× −+= +×+ − +× 21 2 21 2 21 1 1 1 nnnnnn nn nnnn ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) +×+ − +× ×= +×+× ⇒ 21 1 1 1 2 1 21 1 nnnnnnn Entonces, × − × ×= ×× 32 1 21 1 2 1 321 1 , × − × ×= ×× 43 1 32 1 2 1 432 1 , × − × ×= ×× 54 1 43 1 2 1 543 1 , … De lo anterior se deduce que ( ) ( ) =+×+×++××+××= 21 1 ......... 432 1 321 1 nnn Sn ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) +×+ − +× + +× − ×− ++ × − × + × − × + × − × ×= 21 1 1 1 1 1 1 1 ...... 54 1 43 1 43 1 32 1 32 1 21 1 2 1 nnnnnnnn y, simplificando, queda ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )⇒+×+× += +×+× −+×+×= +×+ − × ×= 214 3 212 221 2 1 21 1 21 1 2 1 2 nn nn nn nn nn Sn ( ) ( ) ( )214 3 +×+× +×= nn nn Sn Por lo tanto, = × ×××= ××× ××××= ×× ×= 10092017 673732 1009220172 6733732 201820174 20192016 32 2 25 2016S 508788 / 2035153 Si las dos raices de la ecuación son números primos, ¿cuál es la suma de las cifras de n ? SOLUCIÓN Si las raices de 0852 =+− nxx son a y b se cumple que aba ⇒=+ 85 y b tienen distinta paridad, por lo que uno de ellos es primo y par: 832 =⇒= ba Entonces, como el producto de las raices es el término independiente, =++⇒=×=×= 661166832ban 13 Sean tres números naturales distintos entre sí tales que la suma de los productos de cada uno de los pares que pueden formarse es igual al producto de los tres. ¿Qué valores puede tomar la suma de los tres? SOLUCIÓN Sean zyx ,, tres números naturales distintos entre sí. Suponemos que zyx >> y establecemos esta condición para evitar repetición de análisis de posibles resultados, dada la simetría entre las tres variables. Según el enunciado, xyzyzxzxy =++ 1=z es imposible, porque implicaría que 0=+ yx . Por la misma razón, 1≠x e 1≠y . Los tres números son mayores que 1 • Si ( ) 2 2 2222222222 − =⇒=−⇒=−⇒=+⇒=++⇒= y y xyxyyxxyxyyxxyyxxyz o Si 63 =⇒= xy o Si yxy ==⇒= 44 : No cumple que yx ≠ o Si yxy <⇒> 4 , por lo que no se cumplen las condiciones • Si ( ) 32 3 3323322333333 − =⇒=−⇒=−⇒=+⇒=++⇒= y y xyxyyxxyxyyxxyyxxyz o Si yxy <⇒> 3 , por lo que no se cumplen las condiciones • Si ( ) ⇒=−−⇒=−−⇒−=+⇒=++⇒> yzxzyyzyzxzxyxyzxyxyzyzxzxyzyzxzxyz 3 ( )( ) ( ) zzy yz xyzxzzy −− =⇒=−−⇒ 1 1 y se verifica siempre que si yxy <⇒> 4 , no cumpliéndose las condiciones Por lo tanto, los únicos valores posibles son 6,3,2 === xyz y su suma es =++=++ 236zyx 11 En una reunión de 500 diplomáticos sabemos que 450 de ellos hablan inglés, 390 hablan francés, 380 hablan español y 290 hablan alemán. ¿Cuál es el mínimo número de diplomáticos que podemos asegurar que hablan los cuatro idiomas? SOLUCIÓN Vamos a analizar, en todo momento, la situación más adversa en cuanto al conocimiento de idiomas: Supongamos que los 50450500 =− diplomáticos que no saben inglés saben, sin embargo, francés y los 110390500 =− diplomáticos que no saben francés saben, sin embargo, inglés. Deducimos entonces que hay 16011050 =+ diplomáticos que no saben francés e inglés simultáneamente. Si los 120380500 =− diplomáticos que no saben español se encuentran entre los 340160500 =− que saben, a la vez, francés e inglés tendremos 28012011050 =++ diplomáticos que no conocen, a la vez, inglés, francés y español. Por último, y siguiendo un razonamiento similar a los anteriores, si los 210290500 =− diplomáticos que no saben alemán se encuentran entre los 220280500 =− que saben, a la vez, francés, inglés y español tendremos 49021012011050 =+++ diplomáticos que no conocen, a la vez, inglés, francés, español y alemán. Por tanto sólo podemos asegurar que hablan los cuatro idiomas, como mínimo, 10 diplomáticos La figura adjunta muestra siete regiones delimitadas por las intersecciones de tres círculos. Se escribe un número entero en cada región de manera que sea la suma de los números escritos en las regiones contíguas, que son las que tienen algún arco común con la indicada. Teniendo en cuenta los dos números ya señalados, ¿qué número hay que colocar en la región central, pintada de rojo? SOLUCIÓN Señalando todas las regiones tenemos que ( ) =−+=⇒ += −= ⇒ += =+ ⇒ += += +=+ ⇒ ++= += += += 33 3 3 3 23 3 23 21 2 1 x yx y yx yy yx tsy yts yx tsy yt ys 0 ¿Cuál es mayor capicúa de cuatro cifras divisible por 15? SOLUCIÓN Si es divisible por 15 lo es por 5 y como es capicúa necesariamente debe acabar y empezar por 5 para que tenga cuatro dígitos. Debe ser, entonces, de la forma 55aa Al ser divisible por 15 lo es por 3 102 31023553 +=⇒=+⇒=+++⇒ annanaa , número natural. El mayor valor de la cifra a que hace que n sea natural es 8 3 1072 7 =+×=⇒= na En conclusión, el capicúa pedido es 5775 Sean a , b , c , d números naturales tales que ad = b 2 + bc + c 2 Demuestra que es un número compuesto. SOLUCIÓN Sea 02222 >+++= dcbaN , número natural por ser suma de potencias de números naturales. Teniendo en cuenta el enunciado, ⇒+−+=⇒−=+⇒++= 222222 dbcadaNbcadcbcbcbad ( )⇒++−++=−−−−++=⇒−−++=⇒ 2222222222 2222 cbcbdadacbcbbcdadaNadbcdadaN ( ) ( )22 cbdaN +−+=⇒ O sea, ( ) ( ) ( )( )cbdacbdacbdaN −−++++=+−+= 22 , por lo que N = a 2 + b 2 + c 2 + d 2 es compuesto Sabiendo que 3-y = 2 y que 2x+1 = 18, halla el valor exacto de la expresión SOLUCIÓN Como 3log 2log 2log3log23 −=⇒=×−⇒=− yyy Además, ( ) ( ) ⇒+×=+×=×==+⇒=×+⇒=+ 1 2log 3log2 2log 2log3log2 2log 23log 2log 18log 118log2log1182 2 1 xxx 2log 3log2×=⇒ x Entonces, ==+−= −××− −×× =− 2 3 2 2 1 3log 2log 2log 3log2 3log 2log 2log 3log2 11 xy xy 1,5 Un círculo de radio unidad posee, en su interior, cuatro arcos del mismo radio que encierran un cuadrado cuyos vértices son los puntos medios de los arcos como se ve en la figura adjunta. ¿Cuál es la longitud del lado delcuadrado? SOLUCIÓN Dibujamos el cuadrado cuyos lados son tangentes al círculo en los puntos de intersección de los arcos y cuyos vértices son los centros de los citados arcos, dividiéndolo entonces en cuatro cuadrados iguales todos de lado unidad: Tomamos uno de ellos y llamamos x a la longitud del lado del cuadradito azul que contiene Si d es la longitud de la diagonal del cuadradito azul, d+1 es la longitud de la diagonal del cuadrado. Aplicando entonces el teorema de Pitágoras en el cuadrado al triángulo rectángulo formado por lados y diagonal tenemos ( ) ⇒=+=+ 2111 222d 1221 −=⇒=+⇒ dd Volvemos a usar el teorema de Pitágoras en el cuadradito azul en el triángulo rectángulo formado por lados y diagonal y obtenemos ( ) ( ) ⇒−=⇒−=+= 2 12 12 2 22222 xxxd ( ) 2 22 2 122 2 12 −=⇒−×=−=⇒ xx Como el lado del cuadrado azul original es el doble del anterior, la longitud de su lado es =−×= 2 22 22x 2 – √2 Halla todos los números naturales m tales que es un cuadrado perfecto SOLUCIÓN Si 2121 1 =+×⇒= −mmm , que no es cuadrado perfecto. Si 21 121 amm m =+×⇒> − es impar, por lo que a es impar. Supongamos que 12 += xa , siendo x un número natural. Entonces, ( ) ( ) ( )⇒+××=+×=×⇒++=+==+×⇒> −− 124214412121 2212221 xxxxmxxxamm mm ( )12 3 +×=×⇒ − xxm m Es decir, el número 32 −× mm es producto de dos números naturales consecutivos. Al ser impar uno de ellos m no puede ser una potencia de 2 y, además, uno de los dos factores consecutivos debe ser un divisor impar de m • Si 132323 333 ×=×=×⇒= −−mmm • Si 452525 353 ×=×=×⇒= −−mmm , que cumple las condiciones del enunciado, pues 2415 9811162125125 ==+×=+×=+× − • Si 163862626 363 ×=×=×=×⇒= −−mmm • Si 1672727 373 ×=×=×⇒= −−mmm • Si 3292929 393 ×=×=×⇒= −−mmm • … y vemos que, aun eligiendo como factor impar al máximo divisor impar de m , el otro factor es cada vez más grande que el indicado. Por lo tanto el único valor de m , para el que la expresión dada es un cuadrado perfecto, es 5 Eliminando uno de los n primeros números naturales, el promedio de los restantes es 4,75. ¿Qué número se ha eliminado? SOLUCIÓN Llamamos nx ≤≤1 al número buscado. Como la suma de la progresión aritmética formada por los n primeros números naturales es ( ) 2 1 ...321 +×=++++ nnn , el enunciado dice que ( ) 75,4 1 2 1 75,4 1 ...321 = − −+× ⇒= − −++++ n x nn n xn Entonces, 019417205,925,85,95,9275,4 22 2 222 2 =+−−⇒=+−−⇒−=−+⇒= − −+ xnnxnnnxnn n xnn Ahora debemos imponer que n y x deben ser naturales tales que nx ≤≤1 Aplicando la fórmula de las soluciones de una ecuación de segundo grado obtenemos ( ) 4 3213717 4 19481717 2 x n x n +±=⇒+−×−±= El radicando debe ser cuadrado perfecto impar: 32 137 32137 2 2 −=⇒=+ axax y 13≥a impar y del tipo 34 += ka para el signo positivo de la fórmula o 14 += ka para el signo negativo de la fórmula hasta 17<a Posibilidades: • 1 4 1317 1 32 137169 13 =−=⇒=−=⇒= nxa . No tiene sentido porque no habría números para hacer el promedio • 8 4 1517 75,2 32 137225 15 =+=⇒=−=⇒= nxa . No tiene sentido al no ser x natural • 9 4 1917 7 32 137361 19 =+=⇒=−=⇒= nxa . Valores todos válidos y coherentes con el enunciado • 10 4 2317 25,12 32 137529 23 =+=⇒=−=⇒= nxa . No tiene sentido al no ser x natural y, además, sucede que nx > para este valor y los siguientes En resumen, el número eliminado es el 7 Dado un trapecio ABCD se dibuja el segmento BE paralelo al lado CD del trapecio. Si la superficie del trapecio ABCE es de 12 cm2, calcula la superficie del triángulo ACD SOLUCIÓN Llamamos h a la altura común del trapecio ABCE y del triángulo ACD La superficie del trapecio ABCE es 12 2 =×+= hAEBCSABCE cm 2 y la superficie del triángulo ACD es h EDAE h AD SACD × +=×= 22 Como CDBE // y EDBC // se verifica que ABCEACD Sh BCAE h EDAE SBCED =×+=×+=⇒= 22 , por lo que la superficie del triángulo es == ABCEACD SS 12 cm2 Descompón en factores primos el número SOLUCIÓN Evidentemente podemos operar y, siendo 8059981865320201320071995 =+××=N , obtener los factores probando por sucesivos primos, pero esto nos llevaría excesivo tiempo. Lo hacemos de otra manera. Si hacemos ( ) ( ) ⇒+−+−=++××−=⇒= 320726123206122007 223 aaaaaaaNa 320726 23 +−−=⇒ aaaN Probamos por la regla de Ruffini para los divisores de 320 y obtenemos, en el primer caso de éxito, que De lo anterior, ( ) ( )8024320726 223 −−×−=+−−= aaaaaaN Resolviendo 08022 =−− aa obtenemos que = −= ⇒±=+±= 10 8 918011 a a a son las raíces del polinomio de segundo grado, por lo que ( ) ( ) ( ) ( ) ( )10848024320726 223 −×+×−=−−×−=+−−= aaaaaaaaaN En resumen, como hemos hecho 2007=a , una primera descomposición factorial es ( ) ( ) ( ) 1997201520031020078200742007 ××=−×+×−=N Los números anteriores son sencillos de factorizar: • 2003 es primo • 311352015 ××= • 1997 es primo Por lo tanto, N = 5 x 13 x 31 x 1997 x 2003 Se marcan varios puntos, todos distintos, en una recta y se consideran todos los intervalos abiertos que pueden construirse con cada par de esos puntos. Si uno de los puntos está en el interior de 80 de esos intervalos y otro de los puntos está en el interior de 90, ¿cuántos puntos se han marcado en la recta? SOLUCIÓN Marcamos n puntos distintos (ordenados de menor a mayor) naaaa ,,...,, 321 en una recta: A la vista del esquema, está claro que • 1a no está en ningún intervalo • 2a está en los intervalos ( )31 , aa , ( )41 , aa , …, ( )naa ,1 . Es decir, en 2−n intervalos • 3a está en los intervalos ( )41 , aa , ( )51 , aa , …, ( )naa ,1 y ( )42 , aa , ( )52 , aa , …, ( )naa ,2 . Es decir, en ( )22 −× n intervalos • … • ma está en los intervalos ( )11 , +maa , ( )21 , +maa , …, ( )naa ,1 ; ( )12 , +maa , ( )22 , +maa , …, ( )naa ,2 ; ...; ( )11 , +− mm aa , ( )21 , +− mm aa , …, ( )nm aa ,1+ . Es decir, en ( ) ( )mnm −×−1 intervalos, siendo nm ≤≤1 Entonces, consideramos dos puntos xa , contenido en 80 intervalos, y ya , contenido en 90 intervalos. Se verifica que ( ) ( ) ( ) ( ) =−×− =−×− 901 801 yny xnx . Veamos las posibilidades: • ( ) ( ) 0172839082182;280;11 2 =+−⇒=−×−⇒==⇒=−=− yyyynxxnx . El discriminante de esta ecuación 62011724832 =×−=∆ no es cuadrado perfecto y⇒ no es entero: imposible • ( ) ( ) 0133449043143;340;21 2 =+−⇒=−×−⇒==⇒=−=− yyyynxxnx . El discriminante de esta ecuación 14041334442 =×−=∆ no es cuadrado perfecto y⇒ no es entero: imposible • ( ) ( ) 0115269025125;520;41 2 =+−⇒=−×−⇒==⇒=−=− yyyynxxnx . El discriminante de esta ecuación 2161154262 =×−=∆ no es cuadrado perfecto y⇒ no es entero: imposible • ( ) ( ) 0112239022122;616;51 2 =+−⇒=−×−⇒==⇒=−=− yyyynxxnx . El discriminante de esta ecuación =−= =+= ⇒ ±=⇒=×−=∆ 7 2 923 16 2 923 2 8123 811124232 y y y , coherentes ambas • ( ) ( ) 0109209019119;910;81 2 =+−⇒=−×−⇒==⇒=−=− yyyynxxnx . El discriminante de esta ecuación 361094202 −=×−=∆ es negativo y⇒ no es entero: imposible Las posibilidades 8;101 =−=− xnx ; 5;161 =−=− xnx ; 4;201 =−=− xnx ; 2;401 =−=− xnx y 1;801 =−=− xnx repiten los valores de n , por lo que su estudio saca las mismas conclusiones que en los cinco casos anteriores. La única posibilidad coherente es, entonces, que 22=n con 6=x o 17=x (que se obtiene en el análisis de uno de los cinco últimos casos) e 7=y o 16=y En resumen, el número de puntos que se han marcado en la recta en todos los casos factibles es 22 N es el menor número entero positivo cuyas cifras suman 2015. ¿Cuánto suman las cifras del número N + 1 ? SOLUCIÓN El menor número debe tener la menor cantidad posible de cifras por lo que deberá tener la mayor cantidad de cifras iguales a 9 Dividimos 2015 entre 9 y obtenemos 223 de cociente y 8 de resto. Por lo tanto el menor número debetener 223 nueves y un 8 . Será el número 9......98 2231 cifras+ De lo anterior, 0......0919......981 22312231 cifrascifras N ++ =+=+ y la suma de sus cifras es 9 Halla todos los pares de números reales (x,y) que verifican la ecuación SOLUCIÓN Completamos cuadrados en el polinomio: ( ) ( ) ( ) ( ) =−+++=++ xysenxysenxysenxxxysenxx 2222 1212 ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )xyxysenxxysenxysenxysenxx 22222 cos12 ++=−+++= La ecuación queda, entonces, ( )( ) ( ) ( )( ) = =+ ⇒=++ 0cos 0 0cos22 xy xysenx xyxysenx , cumpliéndose ambas afirmaciones a la vez. Si ( ) Zkkxyxy ∈∀+=⇒= , 2 0cos ππ Estudiamos los casos para la primera igualdad deducida: • Si nk 2= es par, ( ) ⇒=+⇒= +⇒= ++⇒=+ 010 2 02 2 0 xsenxnsenxxysenx πππ 1−=⇒ x . Entonces, Znnynynynxy ∈∀+=⇒+−=⇒+=−⇒+= ,2 2 3 2 2 2 2 2 2 ππππππππ • Si 12 += nk es impar, ( ) ( ) ⇒= ×+++⇒=+ 012 2 0 ππ nsenxxysenx 10 2 3 02 2 3 =⇒= +⇒= ++⇒ xsenxnsenx πππ . Entonces, ( ) Znnynynxy ∈∀+=⇒+=⇒×++= ,2 2 3 2 2 3 12 2 ππππππ Concluyendo, los pares pedidos son (±1 , 3π/2 + 2nπ), para cualquier n entero En el aula de Plástica se están haciendo insectos voladores de papel. Con un cuadrado, de 6 cm de lado, se hacen las alas azules de uno de ellos. La zona azul, que forma las alas, del cuadrado está limitada por un semicírculo y dos arcos de cuadrante. Halla la superficie de una de las alas. SOLUCIÓN Si dividimos la figura en los cuatro cuadraditos iguales que se ven vemos que cada uno de ellos está formado por una parte azul y otra roja rotuladas con los dígitos 1 y 2 que designan, respectivamente, a partes de la misma superficie que hay en todo el cuadrado. Como hay dos partes 1 y dos partes 2 de cada color, la superficie blanca y la superficie azul, encerradas por el cuadrado, tendrán el mismo área. De ahí, el área de la parte azul es la mitad de la del cuadrado: 18 2 66 =× cm2 Por consiguiente la superficie de una de las alas será = 2 18 9 cm2 La función representada en la figura adjunta es y = f (x ) ¿Cuántas soluciones tiene la ecuación f (f (f (x ))) = 0 ? SOLUCIÓN Es fácil deducir que la función que nos muestra la gráfica es > ≤<−− −≤+ = 0 02 24 )( xsix xsix xsix xf Entonces, ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒ > ≤<− −≤+ = ⇒ > ≤<−−− −≤++ = 0 02 28 )( 0 02 244 )( xsix xsix xsix xff xsix xsix xsix xff ( )( ) ( ) ( )( ) > ≤<−− −≤+ =⇒ > ≤<−− −≤++ =⇒ 0 02 212 )( 0 02 248 )( xsix xsix xsix xfff xsix xsix xsix xfff ( )( ) 0)( =xfff se cumple si • ( )( ) 12012)( −=⇒=+= xxxfff cuando 2−≤x • ( )( ) 00)( =⇒=−= xxxfff cuando 02 ≤<− x • ( )( ) 0)( == xxfff cuando 0>x (¡imposible!) • 40404)( −=⇒=+⇒=+= xxxxf cuando 2−≤x y, asi, ( )( ) ( )( ) ( ) 000)4( ===− ffffff • ( ) 80808)( −=⇒=+⇒=+= xxxxff cuando 2−≤x y, asi, ( )( ) ( ) 00)8( ==− ffff Las soluciones de la ecuación son 12− , 8− , 4− y 0 : 4 soluciones Encuentra todas las funciones naturales de variable natural f tales que para todo número natural n SOLUCIÓN ( ) ( )( ) ( )( )( ) ⇒=++ nnfffnffnf 3 Si hacemos ( ) ( )( ) ( )( )( ) ( ) ( )( ) ( )( )( ) 11113131111 ===⇒=×=++⇒= ffffffffffffn al ser las imágenes tres números naturales que suman 3 Si hacemos ( ) ( )( ) ( )( )( ) ( ) ( )( ) ( )( )( ) 22226232222 ===⇒=×=++⇒= ffffffffffffn al ser las imágenes tres números naturales que suman 6 y, necesariamente, ( ) ( )12 ff ≠ : si fueran iguales ( ) ( )( ) ( )( )( )222 ffffff ++ valdría 3 y no 6 . Siguiendo el mismo razonamiento obtenemos que ( ) 11 =f , ( ) 22 =f , ( ) 33 =f , …, ( ) Nnnnf ∈∀= , La única función que cumple la condición del problema es la función natural de variable natural IDENTIDAD: f (n ) = n Estamos en el año 2016. Calcula, DE MEMORIA, la raiz cuadrada de las sumas de las cuatro operaciones básicas donde intervenga exclusivamente, dos veces en cada operación, ese año. SOLUCIÓN Si hacemos 2016=n , en general ( ) ( ) ( ) ( ) =++=+++=+×+−++ 12102/ 22 nnnnnnnnnnnn ( ) Nnnn ∈∀+=+= ,11 2 Por tanto, el resultado de la operación es 2017 Las distancias de un punto P a tres de los vértices de un rectángulo son, como se ve en la figura, 3, 6 y 10 cm. Halla la distancia de P al cuarto vértice. SOLUCIÓN Llamamos x a la distancia pedida en centímetros. Dividimos el rectángulo en cuatro rectángulos al dibujar dos segmentos, desde un lado al opuesto, paralelos a los lados pasando por P . Señalamos las longitudes de sus lados con los correspondientes valores dcba ,,, Esos cuatro rectángulos tienen, como diagonales, a los segmentos con las distancias dadas y con la pedida. Aplicando el teorema de Pitágoras en cada uno de ellos obtenemos: ( ) ( ) ( ) ⇒ =+ =+ ⇒ =+ −+=−+=+−+++ ⇒ =+ =+ =+ =+ −+ 222 22 222 222222222ª2ª3ª1 222 222 222 222 1279361003610 6 3 10 xcb cb xcb dadbca xcb db da ca ec ==⇒=⇒ 1271272 xx 11,27 cm Halla los pares de números enteros ( x , y ) que verifican la ecuación SOLUCIÓN ( ) ( ) 4745202720542754 =−×−⇒+=+−−⇒=−− yxyxxyyxxy Como 47 es primo, las posibilidades existentes es que uno de los factores sea 1± y el otro 47± Entonces: • ⇒ = = ⇒ =− =− 51 6 474 15 y x y x el par ( )51,6 verifica la ecuación • ⇒ −= = ⇒ −=− −=− 43 4 474 15 y x y x el par ( )43,4 − verifica la ecuación • ⇒ = = ⇒ =− =− 5 52 14 475 y x y x el par ( )5,52 verifica la ecuación • ⇒ = −= ⇒ −=− −=− 3 42 14 475 y x y x el par ( )3,42− verifica la ecuación (-42 , 3); (4 , -43); (6 , 51); (52 , 5) Halla x sabiendo que SOLUCIÓN Teniendo en cuenta que ( ) 55 2 10101 10...21 =×+=+++ según la fórmula de la suma de una progresión geométrica, ⇒=×++×+⇒=+++ 11010log10...10log210log11010log...10log10log 102 xxxxxx ( ) ⇒=⇒==⇒=×⇒=×+++⇒ 102 55 110 10log11010log5511010log10...21 2xxxx x = √10 Rellena los huecos que faltan: SOLUCIÓN La solución es cuestión de lógica. Empezando por las veces que aparece el cero y casi todas las demás cifras (una vez, en la mayoría de los casos es lo más lógico),…. Se llega a Escribimos todos los números del 1 al 9999 de forma consecutiva formando el número Halla la cifra que ocupa el lugar 2016 en dicho número. SOLUCIÓN El número N está formado por 9 números de una cifra, 90 números de dos cifras, 900 números de tres cifras y 9000 números de cuatro cifras. En total, tiene 3888949000390029019 =×+×+×+× cifras, y a partir de la siguiente cifra a la que ocupa el lugar 18929019 =×+× y hasta la cifra que ocupa el lugar 2889390029019 =×+×+× son todos los valores añadidos de tres cifras y la cifra que ocupa el lugar 2016 está en el lugar 18271892016 =− desde el inicio de esos valores. Hay 900 valores de tres cifras añadidos ( 2700 cifras) y, cada 3009/2700 = cifras cambia la de las centenas. Visto que se trata del que ocupa el lugar 2730061827 +×= , la cifra de las centenas en donde esta la cifra buscada es un 7 . A partir de ahí, deberíamos marcar 93/27 = números completos, siendo la cifra de las unidades del último ( 708700,708 ade ) el que nos indica la buscada. La cifra es 8 La media geométrica de tres números es 3 y la media geométrica de otros tres es 12. ¿Cuál es la media geométrica de los seis? SOLUCIÓN Sean cba ,, los tres primeros números: 33 =×× cba Sean fed ,, los otros tres números: 123 =×× fed Entonces, =×=×=×××××=×××××=××××× 12312333666 fedcbafedcbafedcba == 36 6 Halla SOLUCIÓN 01616...16161616...161616 22 =−−⇒+=++++=⇒+++= xxxxx Entonces, ( ) 2 651 2 16411 0162 ±= −×−± =⇒=−− xxx En el contexto del enunciado, como =+=⇒> 2 651 0 xx 4,5311Las longitudes de los lados de un triángulo están en progresión aritmética, y las longitudes de sus alturas también. Si un lado del triángulo mide 4 cm, halla las longitudes de los otros dos. SOLUCIÓN Nombrando lados y alturas del triángulo con las correspondientes letras tenemos, según indica el enunciado y si x es la diferencia de la progresión aritmética de los lados e y es la diferencia de la progresión aritmética de las alturas, que += += xac xab 2 y += += ymp ymn 2 según la correspondencia (proporción inversa: x e y deben tener distinto signo) entre lados y alturas. El área del triángulo puede escribirse así: ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒ +×+=+×+=×⇒×=×=× 2 22 22222 ymxaymxamapcnbma ⇒=++=++⇒+++=+++=⇒ 0422 2 422 22 xyxmayxyxmay xyxmayamxyxmayamam 00 =⇒=⇒ xxy o 0=y , pero en ambos casos se deduce que el otro parámetro debe ser también nulo. Por tanto 0== yx y los tres lados son iguales, siendo el triángulo equilátero. Los otros lados miden 4 cm y 4 cm Blanca tiene un dado clásico, con las caras numeradas con 1, 2, 3, 4, 5, 6, y Lourdes tiene un dado especial: sus seis caras están numeradas con 2, 2, 2, 5, 5, 5. Si lanzan los dos dados a la vez, ¿cuál es la probabilidad de que Blanca saque un número superior al que saque Lourdes? SOLUCIÓN Si llamamos Bn al suceso “saca Blanca el número n” y nL < al suceso “saca Lourdes un número menor que n”, la probabilidad de que gane Blanca será ( ) ( ) +<×+<×= )2(2)1(1)( LPBPLPBPBlancaganarP ( ) ( ) ( ) ( ) =<×+<×+<×+<×+ )6(6)5(5)4(4)3(3 LPBPLPBPLPBPLPBP =+=+×+×+×=×+×+×+×+×+×= 6 1 12 3 6 1 2 1 6 1 2 1 6 1 2 1 6 1 1 6 1 6 3 6 1 6 3 6 1 6 3 6 1 0 6 1 0 6 1 5/12 Las longitudes de los catetos de un triángulo rectángulo son x cm e y cm, y la hipotenusa mide x + y – 4 cm Halla la longitud del radio de su circunferencia inscrita. SOLUCIÓN Nombramos los vértices y el incentro, centro de la circunferencia inscrita, y llamamos r a su radio. En el dibujo aparecen tres triángulos CIBBIAAIC ,, tales quye la siuma de sus áreas es igual al área del triángulo rectángulo ABC , rectángulo en A : ⇒=++ ABCCIBBIAAIC ÁreaÁreaÁreaÁrea ( ) ( ) 422 4 22 4 22 −+ =⇒×=×−+++⇒×=×−++×+×⇒ yx xy ryxryxyx yxryxryrx Por otro lado, aplicando el teorema de Pitágoras en el triángulo ABC , ( ) ⇒+=−+ 2224 yxyx 8441688288216 2222 −+=⇒−+=⇒+=−−+++⇒ yxxyyxxyyxyxxyyx Ssustituyendo esta última expresión en la obtenida para r , ( ) ⇒ −+ −+×= −+ −+= −+ = 422 4222 422 844 422 yx yx yx yx yx xy r r = 2 cm Halla la función real de variable real tal que SOLUCIÓN Sea ( ) { }1,0, 1 1 −∈∀= − + Rxx x fxf [1] Si tomamos el valor x−1 1 , ⇒ − = − −−+ − ⇒ − = − − + − x x x f x f x x f x f 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 xx x f x f xx x f x f − = −+ − ⇒ − = − −+ − ⇒ 1 11 1 1 1 11 1 1 [2] Y tomando el valor x x 1− , ⇒ −= +−+ − ⇒ −= −− + − x x x xx f x x f x x x x f x x f 1 1 111 1 1 11 ( ) x x xf x x f 11 −=+ − ⇒ [3] Operamos ahora las tres expresiones: [1]+[3]-[2] ( ) ( ) ⇒ − −−+= −− − −+ −+ − +⇒ xx x x x x f x fxf x x f x fxf 1 111 1 11 1 1 ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) xx xx xf xx xx xx xxxxx xx xxxxx xf 22 1112 1 111 2 2 3 2 3 2 2322 − +−=⇒ − +−= − −−+−−= −× −−×−+−×=⇒ La función es f (x) = (x3-x+1)/(2x2-2x) para xєIR, x≠0, x≠1 ¿Cuáles, de las siguientes proposiciones, son ciertas?: A) “C es cierta” B) “A es cierta” C) “E es falsa” D) “B es falsa” E) “1 + 1 = 2” SOLUCIÓN Si A fuera cierta, C sería cierta y, por tanto, E falsa. Esto es absurdo porque E es, evidentemente, cierta. De lo anterior se deduce que A es falsa, por lo que B y C también son falsas y D , por tanto, cierta. Son ciertas D y E Tres circunferencias de igual radio, tangentes entre sí, están inscritas en otra circunferencia de radio unidad. ¿Cuánto miden los radios de esas circunferencias? SOLUCIÓN Llamando r al radio de los círculos interiores y dibujando las líneas que se muestran en la imagen aparece un triángulo equilátero de r2 unidades de lado y cuyo baricentro coincide con el centro de la circunferencia exterior. La longitud de la altura del triángulo la calculamos aplicando el teorema de Pitágoras en uno de los triángulos rectángulos mitades del equilátero: ( ) rrrraltura ×==−= 332 222 Por otro lado, como la distancia del baricentro a cada vértice son dos tercios de la mediana correspondiente, que en este caso coincide con la altura, ⇒=+××⇒××=×=− 13 3 2 3 3 2 3 2 1 rrralturar ( ) ( )( ) ( ) ( ) ⇒ −××= −××+× −××= +× =⇒=×+×⇒=+××⇒ 3 3323 332332 3323 332 3 333213 3 2 rrrr 332 −×=r 2 x √3 – 3 unidades de longitud Calcula las soluciones reales de la ecuación SOLUCIÓN Sea 597 44 =+− xx . Hacemos 497 yx =− y =+ =+ ⇒= 97 5 44 4 zy zy zx Entonces, ( ) yzzyyzzyzy 225252 22222 −=+⇒=++=+ Por otro lado, ( ) ( ) ⇒==++×++=++++=+ 625564644 42222442233444 zyzyyzzyzyyzzyzyzy ( ) ⇒=+−+−⇒=+−×+⇒ 097625681006256225497 222222 zyzyyzzyyzyz ( ) ( ) 192536125264252502645005281002 2222 ±=±=−±=⇒=+−⇒=+−⇒ yzyzyzyzzy De lo anterior salen las siguientes posibilidades: • 61925 =−=yz o 1=y , 6=z ; 6=y , 1=z : no cumplen la primera ecuación 5=+ zy o 2=y , 8133 4 ==⇒= xz y se cumplen todas las condiciones iniciales o 3=y , 1622 4 ==⇒= xz y se cumplen todas las condiciones iniciales • 441925 =+=yz o No hay valores de y , z que cumplan la primera ecuación 5=+ zy Por lo tanto, las únicas soluciones son x = 16, x = 81 ¿Cuántos polígonos regulares hay, obviado la longitud del lado, cuyos ángulos (en grados sexagesimales) interiores son números enteros? SOLUCIÓN El ángulo de un polígono regular de n lados mide exactamente n º360 º180 − (según se puede ver en la imagen adjunta) por lo que el número de lados, para que el ángulo sea un valor entero positivo, debe ser cualquier divisor de º360 mayor que 2 Como 532360 23 ××= , los divisores de 360 mayores de 2 son 360,180,120,90,72,60,45,40,36,30,24,20,18,15,12,10,9,8,6,5,4,3 22 polígonos En un bombo de lotería quedan cuatro bolas, dos con número par y dos con número impar. Si damos vueltas al bombo y extraemos dos bolas, ¿cuál es la probabilidad de que la suma sea impar? SOLUCIÓN Habrá suma impar si sacamos dos números de distinta paridad. Por lo tanto, llamando I a ‘sacar impar’ y P a ‘sacar par’ la probabilidad que nos piden es ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 3 2 4 2 2 3 2 4 2 3 2 4 2 || =××=×+×=×+×= IPPIPPIPPPP 2/3 Dado un número real a, se define el polinomio Halla todas sus raíces sabiendo que son reales y están en progresión aritmética. SOLUCIÓN Sean dmmdm +− ,, las tres raíces, en progresión aritmética, del polinomio. Entonces ( ) ( ) ( ) ( ) =−−×−×+−=+−+= dmxmxdmxaxaxxxP 102 23 ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )dmmdmxdmmdmdmmdmmxx +××−−×+×++×−+×−+−= 23 3 , de donde se obtiene que ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒ −=− −=− −= ⇒ −=− −=− −= ⇒ =+××−− −=+×++×−+×− =− ×→ 10 3 23 10 3 23 10 23 23 23 ª2ª2 23 22 mdm mamdm am mdm adm am dmmdm admmdmdmmdm am m 020342034 2024 23 102 23 2323ª1ª2 3 2ª22ª2 ª1ª1 3 ª3ª2 =−−⇒=−⇒ +−= −= ⇒ +−= −= ⇒ −×→ ×→ − mmmm mam mam mam am m Probando por Ruffini se obtiene que ( ) ( )105422034 223 ++×−=−− mmmmm , y la única solución real de la ecuación obtenida es 2=m Como 39102810 22 2 23 ±=⇒=⇒−=−⇒−=− = dddmdm m En ambos casos las raíces pedidasson, entonces, dmmdm +− ,, cuyos valores son -1, 2, 5 En el rectángulo ABCD de la figura P1 es el punto medio de DC ; P2 es el punto medio de AP1 ; P3 es el punto medio de BP2 , y P4 es el punto medio de CP3 Halla la razón entre las áreas del cuadrilátero P1P2P3P4 y del rectángulo ABCD SOLUCIÓN Sean a y b las dimensiones de los lados del rectángulo. Al ser 1P el punto medio de 21 b DPDC =⇒ Por lo tanto, 42 2 1 ab b a ÁreaADP = × = Como 2P es el punto medio de ⇒1AP la distancia de 2P al lado AB es 2 a por lo que 42 2 2 ab a b Área BAP = × = También, por la razón anterior, la distancia de 2P al lado AD es ⇒ 4 b la distancia de 2P al lado BC es ⇒ 4 3b la distancia de 3P al lado BC es 8 3b al ser 3P el punto medio de 2BP . Entonces, 16 3 2 8 3 3 ab b a Área CBP = × = Por último, la distancia de 2P al lado AB es ⇒ 2 a la distancia de 3P al lado AB es 4 a al ser 3P el punto medio de 2BP , por lo que la distancia de 3P al lado DC es 4 3a y la distancia de 4P al lado DC es 8 3a al ser 4P el punto medio de 3CP . Por ello, 32 3 2 8 3 2 14 ab ab Área PCP = × = La superficie del cuadrilátero interior es, entonces, ⇒−−−−=−−−−= 32 3 16 3 44143214321 abababab abÁreaÁreaÁreaÁreaÁreaÁrea PCPCBPBAPADPABCDPPPP 32 7 32 368832 4321 ab abÁrea PPPP = −−−−=⇒ La razón entre las dos superficies es 7/32 Si ¿cuál es el mayor factor primo de n ? SOLUCIÓN ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒××××=×+×+×+=+⇒×××=+ !13732!123!313732 ! !3 3333 nnnnnn n n ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒=+⇒××=××××=×××=+×+×+⇒ 26126272813237213732123 3233 nnnn 2525 ==⇒ n El mayor factor primo de 25=n es 5 En un triángulo rectángulo se traza la altura que parte del ángulo recto y el triángulo queda dividido en dos triángulos, uno de los cuales tiene el triple de área que el otro. Si la hipotenusa del triángulo original mide 1 cm, ¿cuánto miden sus catetos? SOLUCIÓN Sean a y b los dos catetos, h la altura y x e y los segmentos en que queda dividida la hipotenusa por la altura citada: 1=+ yx Según el enunciado, xy xhyh 3 2 3 2 =⇒××=× Entonces, = = ⇒ = = ⇒ = =+ ⇒ = =+ cmy cmx xy x xy xx xy yx 4 3 4 1 3 14 3 13 3 1 Según el teorema de la altura, cmhyxh 4 3 16 3 4 3 4 12 =⇒=×=×= En las condiciones anteriores aplicamos a sendos triángulos rectángulos el teorema de Pitágoras y obtenemos cmaahxa 2 1 4 1 16 4 16 3 16 1 4 3 4 1 22 2222 =⇒==+= + =⇒+= cmbbhyb 2 3 4 3 16 12 16 3 16 9 4 3 4 3 22 2222 =⇒==+= + =⇒+= 1/2 cm y √3/2 cm Eli está haciendo un cuadrado mágico multiplicativo utilizando los números 1, 2, 4, 5, 10, 20, 25, 50 y 100. Los productos de los números situados en cada fila, en cada columna y en las dos diagonales deben ser todos iguales. Ha comenzado como se ve en la figura. ¿Qué número debe poner Eli en la casilla marcada con el signo de interrogación? SOLUCIÓN Como 100010000000001000000000100502520105421 3 =⇒=×××××××× es el valor de los productos de cada fila, columna o diagonal. De ahí, el último número de la primera fila debe ser 50 120 1000 = × Evidentemente, el 100 no puede estar nunca alineado ni con 20 ni con 50 , pues su producto con cualquiera de ellos rebasaría el valor común de los productos. En consecuencia, 100 debe estar en la casilla central de la última fila. Siguiendo la lógica, el valor de la casilla central es 10 1100 1000 = × de donde el valor de la primera casilla de la tercera fila es 2 5010 1000 = × y el de la última casilla de la tercera fila es 5 2100 1000 = × Para acabar, los valores que faltan por rellenar en las dos casillas de la fila central son, respectivamente, 25 220 1000 = × y 4 505 1000 = × , con lo que queda completado el cuadrado mágico: El valor pedido es 4 El hexágono regular inscrito en la estrella tiene un área de 12 cm2 ¿Cuál es el valor del área, en cm2, de la estrella? SOLUCIÓN Observamos que el hexágono está compuesto de 6 triángulos equiláteros iguales (en verde), por lo que el área de cada uno será de 2 6 12 = cm2 Si a mide cada lado de dichos triángulos y h la altura, aplicando el teorema de Pitágoras a uno de los triángulos rectángulos en los que la altura divide a cada equilátero obtenemos que 2 3 4 3 42 22 2 2 22 ah aa a a ah ×=⇒=−= −= cm De ahí, 32 4 3 8 3 3 8 2 4 3 2 2 3 2 22 2 ×= × =⇒=⇒=×= ×× =× haa a aha Se observa que h es, precisamente, el lado cada triángulo equilátero (en naranja) formado por el centro del hexágono y dos vértices consecutivos suyos. Por un razonamiento idéntico al caso anterior, el área de cada uno de estos triángulos equiláteros es 2 3 4 323 4 3 2 =××=× h cm2 Teniendo en cuenta que la estrella se descompone en 12 de tales triángulos equiláteros marrones, su área será =×12 2 3 18 cm2 Hallar todos los números enteros n para los que es un número primo SOLUCIÓN Como ( ) ( ) ( ) 112111 2422422222 ++=−++=−+=+−×++ nnnnnnnnnnn , el número 124 ++ nn es primo sólo si, en todo caso, el factor ( ) ±= = ⇒=±×⇒=±⇒=+± 1 0 01011 22 n n nnnnnn Ahora bien, si 0=n obtendríamos 1100 24 =++ , número no primo, por lo que los valores enteros que hacen que la expresión sea número primo ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) =+−+−=×=+−−−×+−+− =++=×=+−×++ 311131111111 311113111111 2422 2422 son n = ±1 Ocho sobres sin marca alguna en el exterior contienen los números 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Presen elige unos cuantos sobres al azar y Roque toma los que quedan. Ambos suman los números que hay dentro de los sobres, y la suma de Presen es 31 unidades más que la de Roque. ¿Cuántos sobres cogió Presen? SOLUCIÓN Se hacemos la suma total de los contenidos de los sobres obtenemos 2551286432168421 =+++++++ Si a y b son las sumas que corresponden a cada uno (Presen y Roque, respectivamente) se debe cumplir que = = ⇒ =− =+ 112 143 31 255 b a ba ba De esta manera, como ++=+== ++++=+== 1632644864112 124812815128143 b a se deduce inmediatemente que Roque cogió 3 sobres y Presen cogió 5 sobres El área de un hexágono regular en cm2 viene dada por el mismo número que su perímetro en cm. ¿Cuántos centímetros mide su lado? SOLUCIÓN Si el lado del hexágono es a , el área es 2 4 3 6 a×× cm2, seis veces el área de un triángulo equilátero de lado a cm. El perímetro es, evidentemente, a6 cm. Entonces, como debe ser =×==⇒=×⇒=×× 3 34 3 4 1 4 3 6 4 3 6 2 aaaa 2,31 cm Sea la sucesión dada por a1 = a2 = 1 y Halla a2016 SOLUCIÓN NnaaaaNna a a nnnnn n n ∈∀+×=×⇒∈∀+= +++ + + ,1, 1 112 1 2 y como Nnnaaaa nn ∈∀=×⇒== + ,1 121 Entonces, ⇒= × ×=×==⇒−=>∀⇒−=×>∀ − − ...2014 20132015 2014 201520151 ,11,1 2013 2014 2015 2016 1 1 a a a a a n annaan n nnn ( ) ( ) ( ) ⇒×=××××=×××× ××××=⇒ 21007222016 2!1007 !2015 2...201020122014 !2015 2...201020122014 3...201120132015 a ( )2!100720142 !2015 2016 × =a La figura muestra un cubo en el que hay marcados cuatro ángulos. ¿Cuánto vale la suma de esos ángulos? SOLUCIÓN Según se ve en la figura está claro que hay tres ángulos de º90 El cuarto, en el vértice A mide º60 si observamos que es uno de los del triángulo equilátero ABC La suma de los ángulos es, entonces, =+++ º60º90º90º90 330o Un comerciante desea etiquetar un producto para que al hacer un descuento del 20 % obtenga un beneficio del 25 %. Si el producto le costó 200 €, ¿qué precio debe poner en la etiqueta? SOLUCIÓN Si desea obtener un beneficio del %25 sobre los €200 de coste debería obtener €250€20025,1 =× efectivos. Si quiere hacer un%20 de descuento respecto del precio etiquetado deberá indicar un precio tal que su %80 sean los €250 que quiere obtener de ganancia. Por lo tanto, el etiquetado del producto debe ser de =× 80 100250 312,5 € Escribe la expresión más simplificada del número SOLUCIÓN Si observamos, ( ) Nn n nn n nn n n n ∈∀×−=−=−=− ,212242424 22 2 De ahí, = ××× ×× ×× ×= −×× −× −× − 2222 2016 40324031 ... 3 65 2 43 1 21 2016 2 4... 3 2 4 2 2 4 1 2 4 ( ) ( ) =×==×××× ××××××××= !2016!2016 !4032 !2016 !4032 2016...321 40324031...654321 22 2016 4032 Un barco de motor tarda 4 horas en navegar, corriente abajo, de Iquitos a Tabatinga. El retorno, contra corriente, de Tabatinga a Iquitos, le lleva 6 horas. ¿Cuántas horas tardaría un tronco de madera en llegar desde Iquitos a Tabatinga, llevado sólo por la corriente, suponiendo que no encuentra ningún obstáculo en su camino? SOLUCIÓN Llamamos d a la distancia entre Iquitos y Tabatinga y v a la velocidad del barco en km/h. Si w es la velocidad de la corriente del río, también en km/h, se cumple que, corriente abajo, ambas velocidades se suman por lo que 4 d wv =+ y corriente arriba deberán restarse: 6 d wv =− Restando ambas igualdades tenemos que ( ) ( ) ⇒=⇒−=+−+⇒−=−−+ 12 2 12 23 64 d w dd wvwv dd wvwv 24 d w =⇒ , velocidad de la corriente. En conclusión, el tronco de madera tardará en hacer el trayecto 24 horas En una progresión aritmética de nueve términos el quinto es 4. ¿Cuánto suman los nueve términos? SOLUCIÓN Si d es la diferencia de la progresión, tenemos que daadaadaadaa −=−=−=−= 54535251 ;2;3;4 y daadaadaadaa 4;3;2; 59585756 +=+=+=+= Por lo tanto, ++++−+−+−+−=++++++++ daadadadadaaaaaaaaaa 555555987654321 234 =×==++++++ 499432 5555 adadada 36 Calcula todas las sucesiones finitas de números naturales consecutivos cuya suma es 484 SOLUCIÓN Sea la sucesión maaaa +++ ...,,2,1, de 1+m de números naturales consecutivos, progresión aritmética. Como la suma de los n primeros términos de una progresión aritmética es ( ) 2 1 naaS n ×+= , la suma de la propuesta es ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 96812484 2 12 2 1 =+×+⇒=+×+=+×++ mammammmaa Teniendo en cuenta que amm 21 +<+ (por ser m y a números naturales) y que 23 112968 ×= podemos analizar las siguientes posibilidades: • 483248421;14842;21 =⇒=+=⇒=+=+ aamamm , imposible porque Na ∈ • 239224223;32422;41 =⇒=+=⇒=+=+ aamamm , imposible porque Na ∈ • 57114212127;71212;81 =⇒=⇒=+=⇒=+=+ aaamamm : sucesión 64,63,62,61,60,59,58,57 • 3978288210;10882;111 =⇒=⇒=+=⇒=+=+ aaamamm : sucesión 49,48,47,46,45,44,43,42,41,40,39 • 23244221;21442;221 =⇒=+=⇒=+=+ aamamm , imposible porque Na ∈ Por lo tanto, hay 2 sucesiones que cumplen las condiciones del problema: 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 Félix escribe cuatro números naturales consecutivos. A continuación, calcula las cuatro sumas posibles con tres de ellos y ninguna de ellas es un número primo. ¿Cuál es el menor número que puede escribir Félix? SOLUCIÓN Sean los números naturales consecutivos 3,2,1, +++ nnnn Las cuatro sumas posibles, según el enunciado, son: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 63321 5332 4331 3321 +=+++++ +=++++ +=++++ +=++++ nnnn nnnn nnnn nnnn Se obtienen, así, cuatro números consecutivos con el primero y el cuarto múltiplos de 3 Se trata de ver cuando es la primera vez que sucede que entre dos múltiplos sucesivos de3 hay dos números compuestos. Rodeando de rojo los múltiplos de 3 en la tabla donde están señalados los primos con fondo amarillo, se observa que es en la secuencia 27,26,25,24 que se corresponde con 673,573,473,373 +×+×+×+× , por lo que el menor número que puede escribir Félix es el 7 Cada uno de los siete días de la semana, José Luis hace exactamente un deporte. Corre tres días pero nunca dos días consecutivos. Los lunes hace piragüísmo y los miércoles, voley. También hace natación y ciclismo pero nunca va en bicicleta el día siguiente de correr o nadar. ¿Qué día de la semana hace natación? SOLUCIÓN Según el enunciado, los martes y los jueves o viernes debe correr, siendo el sábado o el domingo el otro día que tiene para correr. Si fuera el jueves quedarían tres días para natación, correr y bicicleta, lo cual es imposible según la condición de no ir en bicicleta un día después de correr o nadar, y si hiciera natación el jueves quedarían tres días para correr y bicicleta y también sería imposible. Por lo tanto hará ciclismo el jueves, correrá viernes y domingo y hará natación el sábado Calcula todos los números naturales de cuatro cifras que sean iguales al cubo de la suma de sus cifras. SOLUCIÓN Como el número ha de ser de cuatro cifras, la suma de sus cifras se reduce a un valor entre 10=s ( )1000103 = y 21=s ( )9261213 = Además, el número pedido y el que resulta de la suma de sus cifras deben dar el mismo resto al dividirlos por 9 por lo que, si el resto es r , se debe cumplir que ( )9mod3rr ≡ . De ahí, necesariamente debe ser =+++==⇒= ≠=+++== ≠=+++== ⇒= =+++==⇒= 173194;491317:178 19289586;685919:19 1010001;100010:10 1 182385;583218:180 3 3 3 3 sr s s r sr En resumen, los únicos números que cumplen la condición son 4913 y 5832 Se pueden escribir las fechas en la forma DD-MM-AAAA. Si llamamos sorprendente a una fecha en la que los 8 dígitos escritos de esta manera son diferentes (por ejemplo, 17-03-2016 no es sorprendente ), ¿en qué día se dará por primera vez, a partir de ahora, una fecha sorprendente ? SOLUCIÓN Si nos mantenemos en el segundo milenio (primera cifra del año igual a 2 ), el año no puede contener las cifras 0 ni 1 porque éstas aparecerán, necesariamente, una en día y otra en mes. Por lo tanto, el primer año posible es 2345 A partir de ahí, es fácil deducir que el 0 debe aparecer en el mes y, por tanto, el 1 en el día. El primer día sorprendente es el 17-06-2345: 17 de junio de 2345 Una lista de 5 números naturales verifica las siguientes propiedades: • El único número de la lista que aparece más de una vez es el 8 • La mediana es 9 • La media es 10 ¿Cuál es el mayor número natural que puede aparecer en dicha lista? SOLUCIÓN Tenemos cinco números naturales de los cuales hay, al menos, dos 8 y también un 9 , que es el valor central de la lista ordenándolos de menor a mayor. Si llamamos a los otros números x e y ( yx < ), deberán ser mayores de 9 para que este sea la mediana del conjunto. Además, xyyxyx yx −=⇒=+⇒=++⇒=++++ 2525502510 5 988 El menor valor posible para x es 910 >=x , por lo que el mayor valor para y debe ser =−= 1025y 15 Las longitudes de los lados de un triángulo están en progresión geométrica de razón r > 0. ¿Para qué valores de r es rectángulo el triángulo? SOLUCIÓN Sean 2, aryara los tres lados del triángulo, siendo 0>a . • Si 1>r , la hipotenusa es 2ar y, aplicando el teorema de Pitágoras, se cumple que ( ) ( ) ⇒=−−⇒+=⇒+=⇒+= ≠ 011 24240222422222 rrrrraaraaraar a ( ) 27202,1 2 15 2 15 2 51 2 411 *202 2 =⇒=+=⇒+=⇒ ±=+±=⇒ > rrrr r φ • Es imposible que 1=r , pues los tres lados serían iguales y estaríamos hablando de un triángulo equilátero. • Si 1<r , la hipotenusa es a y, aplicando el teorema de Pitágoras, se cumple que ( ) ( ) ⇒=−+⇒+=⇒+=⇒+= ≠ 011 24240224222222 rrrrraraaarara a ( ) 78615,0 1 2 15 2 15 2 51 2 411 * 2 0 2 2 =⇒=−=⇒−=⇒ ±−=+±−=⇒ > rrrr r φ Son dos los valores de r los que hacen al triángulo rectángulo, 1,27202 y 0,78615 (*) Los valores de r son, precisamente, φ=r y φ 1=r , siendo φ la razón aúrea. En una conferencia,los 2016 asistentes están registrados desde A1 hasta A2016 Cada participante desde A1 hasta A2015 estrecha la mano de un número de participantes igual a su propio número de registro. ¿Cuántas manos ha estrechado el participante A2016? SOLUCIÓN El participante 2015A debe estrechar la mano de todos los restantes, incluidos 2016A y 1A . Para este último, según las condiciones propuestas, será su único saludo. El participante 2014A debe estrechar la mano de todos los restantes excepto 1A , incluidos 2016A y 2A . Este último, según las condiciones propuestas, no tendrá más saludos que con los dos citados. El participante 2013A debe estrechar la mano de todos los restantes excepto 1A y 2A , incluidos 2016A y 3A . Este último, según las condiciones propuestas, no tendrá más saludos que con los tres citados. Por inducción, el participante nA −2016 debe estrechar la mano de todos los restantes excepto 1A , 2A , …, 1−nA , y esto sucederá siempre que 10085,1008 2 2017 2017220161 ≤⇒=<⇒<⇒−<− nnnnn Por lo tanto llegaremos a la afirmación de que el participante 1008A estrechará la mano de todos excepto de los 1A , 2A , …, 1007A y aquí se acabará el razonamiento porque ya se habrán efectuado todos los saludos. De lo anterior se deduce que 2016A realiza 1008 saludos Se divide el rectángulo PQRS en ocho cuadrados como muestra la figura. El lado de cada cuadrado sombreado es 10. ¿Cuál es la longitud del lado del cuadrado grande PTVZ? SOLUCIÓN Llamamos x a la longitud del cuadrado PTVZ e y a la longitud del lado de cada uno de los cuatro cuadrados pequeños. Por las condiciones del problema, 24 6 4 305 4 30 4 =⇒ = = ⇒ = = ⇒ =+ = ⇒ =+= = x y yx y yx yx yx QRZSPZPS PTPZ 24 Halla los valores reales a y b tales que el polinomio sea divisible por SOLUCIÓN Como ( )22 112 +=++ xxx , aplicando Ruffini se verifica que el resto de la división de 134 ++ bxax por 1+x es :0 01 1 )1 100 =+−⇒ +−−−− −−−−− ba baabbaaba baabbaa ba y el resto de la división del cociente obtenido ( ) ( ) abxbaxabax −+−+−+ 23 por 1+x también debe ser :0 043 43232 322)1 =−⇒ −−− −−−− −−− ab abbaaba abbaa abbaaba Por consiguiente, = = ⇒ = −= ⇒ =+− =+− ⇒ =− =+− ⇒ =− =+− +× 4 3 4 1 04 01 043 0444 043 01 ª2ª1ª14 b a b ba b ba ab ba ab ba ecec a = 3, b = 4 El número natural N tiene exactamente seis divisores positivos distintos, incluyendo a 1 y a N. El producto de cinco de ellos es 648. ¿Cuales son los divisores de N ? SOLUCIÓN Como 43 32648 ×= , es inevitable que 2 y 3 sean divisores de N y, además, lo será 632 =× Tenemos entonces cinco divisores conocidos de N : baNN 32,6,3,2,1 ×=⇒ , donde 1, ≥ba Apreciamos que si multiplicamos estos cinco valores obtenemos ya 32 , por lo que el divisor desconocido será únicamente potencia de 3 : necesariamente 932 = y 1832 2 =×=N Como 58321896321 =××××× , el divisor que falta es 9 648 5832 = y los divisores son 1, 2, 3, 6, 9, 18 a, b y c son tres números que verifican que ¿Cuál es el valor de c ? SOLUCIÓN ( ) ⇒=⇒=+⇒ =+++ =+ ⇒ =+++ =+ ⇒ =+ =+ =+ + 2132433 24 3 24 3 6 18 3 ª3ª2 cc abcba ba abcbac ba abc bac ba ec c = 7 Halla todos los números naturales m y n que cumplan que SOLUCIÓN ( ) ( ) ( )2!!11!!1!1! 22 −×=−−=⇒−=+ mmmnmn . De lo anterior se deduce que nm <<2 Entonces, ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2!!!12...212!!! −×=×+×+××−×−×⇒−×= mmmmmnnnmmn y, simplificando por !m , obtenemos que ( ) ( ) ( ) ( ) 2!12...21 −=+×+××−×−× mmmnnn Es evidente que !m es divisible por 3 al ser 2!2 −⇒> mm no es divisible por 3 Se sigue que el miembro derecho de la última igualdad , formado por un producto de números consecutivos, no es divisible por 3 y, en consecuencia, deberá tener, uno o dos factores únicamente y no divisible(s) por 3 Hay, por ello, dos posibilidades: • 433!2!11 =⇒=⇒+=⇒−=+⇒+= nmmmmmmn , valores que verifican la ecuación inicial: ( )21!3251!4 −==+ • ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒−=+×⇒−=+++×⇒−=+×+⇒+= 4!32!222!122 mmmmmmmmmmmn ( ) 43! =+×−⇒ mmm . Se deduce de la expresión que m es divisor de 4 , y como ⇒=⇒> 42 mm 6=⇒ n , valores que no verifican la ecuación inicial: ( ) 5291!47211!6 2 =−≠=+ Entonces, los únicos valores posibles son m = 3, n = 4 Las longitudes de los arcos AP y BP de la figura son 20 cm y 16 cm respectivamente. ¿Cuánto mide, en grados sexagesimales, el ángulo AXP ? SOLUCIÓN Trazamos el radio OP perpendicular a la tangente PX y construímos el triángulo rectángulo OPX con el ángulo α=BOP Es evidente que la longitud de la circunferencia es ( ) ( ) 72162022 =+×=+×= BPAPL cm Por lo tanto se cumple que, midiendo los ángulos en grados sexagesimales, la longitud del arco º80 72 36016 16 360 72 360 =×=⇒=⇒×= αααLBP Entonces el otro ángulo del triángulo rectángulo, cuyo valor se pide, es =−=−= º80º90º90 αAXP 10o En la figura adjunta, O es el centro de la semicircunferencia y OD es perpendicular al diámetro AB. Si AC = a y CB = b, ¿cuánto vale DC ? SOLUCIÓN El radio de la semicircunferencia es 22 baCBAC OBOAOD +=+=== Por tanto, aplicando el teorema de Pitagoras en el triángulo rectángulo DOC , tenemos que ( ) ( ) ⇒ −++= −++ +=⇒−+=+= 2222 222222 2422 baba b baba DCCBOBODOCODDC ( ) ( ) ( ) ⇒ +=+×=+−+++=−++=⇒ 24 2 4 22 44 2222222222 2 babababababababaDC 2 22 ba DC += Cien números, en progresión aritmética, verifican que su suma es 52 y que la suma de los términos pares es 1. Calcula la suma de los cuadrados de los cien números SOLUCIÓN Sean los números { }1002 ...,,,1 aaa en progresión aritmética de diferencia ⇒d los términos pares también forman una progresión aritmética Por tanto, según el enunciado, ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒ =+ −= ⇒ =+ =+ ⇒ =×+++ =×++ ⇒ =×+ =×+ −× 25000100 100100 25000100 1049900200 1 2 5099 52 2 10099 1 2 50 52 2 100 1 ª1ª22 1 1 11 11 1002 1001 da d da da dada daa aa aa ecec +=+=== −= ⇒ 50 1 50 50 150 50 2501 100 5002 1 2 1a d La sucesión es, entonces, +++ 50 1 1...,, 50 1 49, 50 1 50 y la suma de sus cuadrados es ( ) 2 222 222 50 1 501...4950 50 1 21...4950 50 1 1... 50 1 49 50 1 50 ×++++××++++= +++ ++ +=S Se sabe que la suma de los cuadrados de los n primeros naturales es igual a ( ) ( ) 6 121 +×+× nnn (en la Red existen variadas páginas que demuestran esta afirmación) por lo que ( ) ( ) ⇒+×+××+××= ×++++××++++= 50 1 2 50501 50 1 2 6 1015150 50 1 501...4950 50 1 21...4950 2 222S =+=++××= 50 1 42976 50 1 511011725S 2148801/50 En la pirámide de bloques de la derecha cada uno tiene un número que es el producto de los dos en los que se apoya. ¿Cuál de los cinco siguientes números no puede aparecer en el bloque superior si los tres números de la fila inferior son números naturales mayores que 1? 56 – 84 – 90 – 105 – 220 SOLUCIÓN Si llamamos cba ,, a los números, mayores que la unidad, situados en los bloques inferiores de la pirámide, el número que se encuntra en el bloque superior debe ajustarse a la descomposición numérica indicada: cab2 Veamos si los números propuestos si se ajustan a ese modelo: • 7,2,27227256 23 ===⇒××=×= cba • 7,2,372373284 22 ===⇒××=××= cba • 5,3,253290 2 ===⇒××= cba • 753105 ××= • 11,2,511251152220 22 ===⇒××=××= cba Y apreciamos que el único que no se ajusta al modelo es 105 Joaquín tiene un terreno con forma de triángulo equilátero de 1 km de lado como el de la figura. Desea construir una casa en el punto A y caminos perpendicularesa cada lado desde dicho punto. ¿Cuál es, en km, la longitud total de los tres caminos? SOLUCIÓN Sean yx, las distintas longitudes de los caminos en kilómetros. Se pide, entonces, la longitud yx 2+ Como el triángulo ABC es rectángulo en A e isósceles, está claro que la altura mide 2 1=x km al ser 1º45 =tg Además, podemos distinguir dos triángulos rectángulos de las mismas dimensiones, AEB y AFC . Tengamos en cuenta el primero de ellos. Su hipotenusa AB coincide con el cateto del triángulo ABC Por el teorema de Pitágoras, 2 2 2 1 2 1 121 2222 ==⇒=⇒=⇒=+ = ABABABACAB ACAB km Además, el ángulo º15º45º60 =−=−= CBACBEABE ))) , por lo que, en el triángulo AEB , ⇒= AB EA sen º15 º15 2 2 º15 senysenABEAy ×=⇒×==⇒ km En resumen, la longitud pedida es º152 2 1 º15 2 2 2 2 1 2 sensenyx ×+=××+=+ km y como ( ) ( )⇒−×=×−×=×−×=−= 4 132 2 2 2 1 2 2 2 3 º45º60cosº45cosº60º45º60º15 sensensensen ( ) =−+=−××+=+⇒ 2 13 2 1 4 132 2 2 1 2yx √3/2 km Para cada número natural n consideremos an como el número cuya expresión decimal está formada por n treses. Es decir, a1 = 3, a2 = 33, a3 = 333, etc,... formando así una sucesión. Halla, en función de n, la expresión más simplificada de la suma SOLUCIÓN Evidentemente, 3 110 9 110 3 9 9...99999 31...1111133...33333 )( )()( −=−×=×=×== nn vecesn vecesnvecesn na O sea, 3 10...101010 3 110 ... 3 110 3 110 3 110 .... 3232 321 n aaaa nn n −++++=−++−+−+−=++++ y, aplicando la fórmula de la suma de los n términos de la progresión geométrica n10,...,10,10,10 32 , se obtiene que = × −−= − − −× =++++ + 39 91010 3 110 101010 .... 1 321 nn aaaa n n n 27 10910 1 −−+ nn En el rectángulo ABCD la longitud del lado BC es la mitad de la longitud de la diagonal AC. Si M es un punto de CD tal que AM = MC, ¿cuál es la medida en grados del ángulo CAM ? SOLUCIÓN Dibujamos los elementos descritos en el enunciado y designamos las longitudes y medidas de ángulos. Como MCAM = , el triángulo AMC es isósceles y el ángulo pedido es MCAMAC )) ==α , complementario al ángulo BCA ) =β del triángulo rectángulo ABC En este último triángulo se verifica que ⇒== AC BC BCA ) coscosβ º60 2 1 2 cos =⇒==⇒ ββ x x Entonces, =−=−= º60º90º90 βα 30o La figura adjunta muestra un rectángulo ABCD inscrito en una semicircunferencia y su diámetro. Las dimensiones del rectángulo son AB = 12 cm y BC = 28 cm. Se ha construido un cuadrado DEFG como se ve en la figura. ¿Cuánto vale el área del cuadrado DEFG ? SOLUCIÓN Llamamos r a la longitud del radio de la semicircunferencia y x a la del lado del cuadrado DEFG , ambas medidas en centímetros. Si O es el centro de la semicircunferencia aplicamos el teorema de Pitágoras en el triángulo rectángulo OAB y obtenemos que 3401412 2 222 2 22222 =+=⇒ +=⇒+= rBCABOBOAABOB Observamos ahora el triángulo rectángulo OGF y aplicamos en él, también, el teorema de Pitágoras: ( ) ( ) ⇒+++=⇒++=⇒++=⇒+= 1962834014 22222222222 xxxxxrDGODFGOFOGFGOF 41177277072140144282 222 =⇒±−=+±−=⇒=−+⇒=−+⇒ xxxxxx cm pues rechazamos, según el contexto del problema, el valor negativo. Entonces, la superficie del cuadrado DEFG es == 22 4x 16 cm2 Diego corta un rectángulo de área 2016 en 56 cuadrados iguales, siendo valores enteros las longitudes de los lados del rectángulo y de los cuadrados. ¿En cuántos rectángulos diferentes puede hacer esto? SOLUCIÓN El área de cada cuadrado es 22 3236 56 2016 ×== por lo que su lado mide 632 =× y esta longitud debe ser divisor común de ambos lados del rectángulo. Como 7322016 25 ××= , las posibilidades que aparecen son ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ×=×××× ×=×××× ×=×××× ×=×××× 424873232 842473232 1681273232 336673232 4 23 32 4 medidas de rectángulos distintos de área 2016 descomponibles en 56 cuadrados. Las mallas respectivas serían de ×=× ×=× ×=× ×=× 78 6 42 6 48 144 6 84 6 24 282 6 168 6 12 561 6 336 6 6 cuadrados En resumen, la descomposición citada puede hacerse en 4 rectángulos diferentes Una progresión aritmética de n términos verifica las siguientes propiedades: • La suma de los términos primero, tercero, quinto y así sucesivamente hasta llegar al último de la progresión original, es 320. • La suma de los términos primero, cuarto, séptimo, décimo y así sucesivamente hasta el último de la progresión original, es 224. ¿Cuál es la suma de todos los términos de la progresión? SOLUCIÓN Consideramos la progresión aritmética { }na de n términos y de diferencia d . Como en las dos sumas descritas se llega al último término se deberá cumplir que 16 += mn Si xa =1 , tenemos que ⇒ =+++++++ =+++++++ ⇒ =++++ =++++ + + 2246...63 3206...42 224... 320... 16741 16531 mdxdxdxx mdxdxdxx aaaa aaaa m m ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⇒ =×+×+×+ =×+×+×+ ⇒ =+++×+×+ =+++×+×+ ⇒ 224 2 221 312 320 2 331 213 2242...21312 3203...21213 mm dxm mm dxm mdxm mdxm ( ) ( ) ( ) ( ) =+×+ =+×+ ⇒ 224312 320313 mdxm mdxm y, dividiendo miembro a miembro, 3 7 10 224 320 12 13 =⇒== + + m m m El número de términos es, entonces, 19136 =+×=n Además, tomando una de las ecuaciones obtenidas, ( ) ( ) ( ) ⇒=+×⇒=+×+ 22497224312 dxmdxm 32 7 224 9 ==+⇒ dx La suma pedida es ( ) ( ) ( ) ( ) =×=×+=×+=×++=×+= 1932199 2 19182 2 1918 2 19191 dx dxdxxaa S 608 Cada uno de los habitantes de la Isla de los Caballeros y Escuderos es un caballero (que siempre dice la verdad) o un escudero (que siempre miente). Durante tu viaje a la isla encuentras a 7 personas en torno a una fogata y los siete te dicen: “Estoy sentado entre dos escuderos”. ¿Cuántos escuderos hay en el grupo? SOLUCIÓN Necesariamente debe haber, al menos, un caballero alrededor de la hoguera porque, en caso contrario, habría escuderos diciendo la verdad. Señalamos, entonces, un caballero y, a ambos lados, sendos escuderos como se ve en la figura inicial y llamamos 1, 2, 3 y 4 a las restantes personas alrededor de la hoguera. Empezamos ahora estudiando los casos posibles de la persona 1, teniendo en cuenta que el escudero adyacente miente y no puede tener, a ambos lados, dos escuderos: • 1 es caballero ⇒ 2 es escudero y puede suceder que � 3 es caballero ⇒ 4 es escudero y verifica que está mintiendo al no tener, a ambos lados, dos escuderos � 3 es escudero ⇒ 4 es caballero y verifica que está diciendo la verdad al tener, a ambos lados, dos escuderos • 1 es escudero ⇒ 2 es caballero ⇒ 3 es escudero y puede suceder que � 4 es caballero y verifica que está diciendo la verdad al tener, a ambos lados, dos escuderos � 4 es escudero: ¡imposible!, porque a ambos lados tendría sendos escuderos y diría la verdad Como se ve, de cuatro casos posibles los tres primeros son coherentes con el enunciado y todos describen una situación de 3 caballeros y 4 escuderos Si ¿cuál es es valor de a ? SOLUCIÓN Observemos que c cc aa a aa ac log log 1 1 log log 1 log 1 === por la propiedad de cambio de base logarítmica. Debido a ello, ( ) 1432log14log3log2log1 log 1 log 1 log 1 432 =××⇒=++⇒=++ aaaaaaa , por la propiedad de la suma de logaritmos de la misma base. En resumen, ⇒=⇒=++ 124log1 log 1 log 1 log 1 432 aaaa a = 24 Las ecuaciones x2 + ax + b = 0 y x2 + bx + a = 0 tienen, ambas, raíces reales. Se sabe que la suma de los cuadrados de las raíces de la primera ecuación es igual a la suma de los cuadrados de las raíces de la segunda, y a es distinto de b Calcula SOLUCIÓN Sean 21, αα las raíces de la ecuación =× −=+ ⇒=++ b a baxx 21 212 0 αα αα y sean 21, ββ las raíces de la ecuación =× −=+
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