2012年 AIME II 数学邀请赛真题
问题 1
求出方程的正整数解的有序对的数量
。
问题 2
两个等比数列
和
有相同的公比,即
,,
和
。求
。
问题 3
某大学数学系下设数学系、统计学系和计算机科学系,每个系有两名男教授和两名女教授,一个由六名教授组成的委员会应包含三名男教授和三名女教授,并且还必须包含来自三个系的两名教授。求出在满足这些要求的情况下可以组建的委员会的数量。
问题4
Ana、Bob 和 Cao 分别以
每秒米、
每秒米和
每秒米的恒定速度骑行。他们同时从一个矩形田野的东北角出发,田野的长边朝正西方向。Ana 开始沿着田野边缘骑行,最初向西行驶,Bob 开始沿着田野边缘骑行,最初向南行驶,而 Cao 则沿直线穿过田野骑行到
田野南边的某个点。Cao 到达点的时间
与 Ana 和 Bob 第一次到达 的时间相同
。田野的长度与宽度与从点
到田野东南角的距离之比可以表示为
,其中
、
和
是正整数
,且
互质。求
。
问题5
在附图中,外层正方形的
边长为。在内部构造
一个
边长为 的正方形,其中心与 相同,边与 的边平行。从 边的每个中点向 的两个最近顶点画线段。结果是一个内接于 的四角星形图形。将星形图形剪下来,然后折叠成一个底面为 的金字塔。求这个金字塔的体积。 ![]()
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![[asy] 对 S1 = (20, 20), S2 = (-20, 20), S3 = (-20, -20), S4 = (20, -20); 对 M1 = (S1+S2)/2, M2 = (S2+S3)/2, M3=(S3+S4)/2, M4=(S4+S1)/2; 对 Sp1 = (7.5, 7.5), Sp2=(-7.5, 7.5), Sp3 = (-7.5, -7.5), Sp4 = (7.5, -7.5); 绘制(S1--S2--S3--S4--循环); 绘制(Sp1--Sp2--Sp3--Sp4--循环); 绘制(Sp1--M1--Sp2--M2--Sp3--M3--Sp4--M4--循环); [/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/2/8/6/2862b9fac9f2c88c10b30e3908cf4ac1d5f62115.png)
问题 6
设
为复数
,且使得和
之间的距离最大化,且 令。求。 ![]()
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问题 7
设
为正整数的递增序列,其二进制表示恰好为
1。设
为 中的第 1000 个数字
。求
除以时的余数
。
问题 8
复数
和
满足系统![]()
求的最小可能值
。
问题 9
设
和
为实数,且
和
。的值
可以表示为形式
,其中
和
为互质正整数。求
。
问题 10
找出小于的正整数的数量
,使得存在一个正实数,
使得
。
注意:
是小于或等于 的最大整数
。
问题11
设
,且对于
,定义。满足
的值可以表示为 的形式,其中和是互质正整数。求。 ![]()
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问题 12
对于正整数,如果 的绝对值与的所有倍数相差大于,则
定义该正整数
为
-安全。例如,-安全数字集为。找出小于或等于 的正整数的数量,这些正整数同时为-安全、-安全和-安全。 ![]()
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![[asy] 导入cse5;单位尺寸(6mm);默认笔(线宽(.8pt));点因子 = 8;路径笔=黑色;对 A = (0,0);对 B = 2*dir(54),C = 2*dir(126),D = 2*dir(198),E = 2*dir(270),F = 2*dir(342);对 G = 3.6*dir(18),H = 3.6*dir(90),I = 3.6*dir(162),J = 3.6*dir(234),K = 3.6*dir(306);对 M = 6.4*dir(54),N = 6.4*dir(126),O = 6.4*dir(198),P = 6.4*dir(270),L = 6.4*dir(342);对[]点状 = {A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P};D(A--B--H-- M); D(A--C--H--N); D(A--F--G--L); D(A--E--K--P); D(A-- D--J--O); D(B--G--M); D(F--K--L); D(E--J--P); D(O--I-- D); D(C--I--N); D(L--M--N--O--P--L); 点(虚线);[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/3/3/a/33abde80848746d240bfc392b8997b80cf3bccd5.png)
![[asy]import cse5; unitize(10mm); pathpen=black; dotfactor=3; pair A = (0,0), B = (3.8,0), C = (5.876,1.564), D = (2.076,1.564), E = (0,3.8), F = (3.8,3.8), G = (5.876,5.364), H = (2.076,5.364), M = (1.9,0), N = (5.876,3.465); pair[] dotted = {A,B,C,D,E,F,G,H,M,N}; D(A--B--C--G--H--E--A); D(E--F--B); D(F--G); pathpen=dashed; D(A--D--H); D(D--C); dot(dotted);标签(“$A$”,A,SW);标签(“$B$”,B,S);标签(“$C$”,C,SE);标签(“$D$”,D,NW);标签(“$E$”,E,W);标签(“$F$”,F,SE);标签(“$G$”,G,NE);标签(“$H$”,H,NW);标签(“$M$”,M,S);标签(“$N$”,N,NE); [/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/a/f/1/af154db9d25256bd90239e9f4e37253b234659e0.png)



有正整数

![[asy] 绘制((0,0)--(1,0)--(1,1)--(0,1)--(0,0)); 绘制((2,0)--(2,2)--(3,2)--(3,0)--(3,1)--(2,1)--(4,1)--(4,0)--(2,0)); 绘制((1,2)--(1,4)--(0,4)--(0,2)--(0,3)--(1,3)--(-1,3)--(-1,2)--(1,2)); 绘制((-1,1)--(-3,1)--(-3,0)--(-1,0)--(-2,0)--(-2,1)--(-2,-1)--(-1,-1)--(-1,1));绘制((0,-1)--(0,-3)--(1,-3)--(1,-1)--(1,-2)--(0,-2)--(2,-2)--(2,-1)--(0,-1));大小(100);[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/1/1/a/11a69eb2f68ba08e0f212bacb515a331670c3d57.png)
![[asy] 导入 cse5; 大小(12cm); 笔 tpen = defaultpen + 1.337; 实际 a = 39/5.0; 实际 b = 39/7.0; 对 B = MP("B", (0,0), dir(200)); 对 A = MP("A", (9,0), dir(-80)); 对 C = MP("C", (12,0), dir(-20)); 对 K = (6,10.392); 对 M = (a*B+(12-a)*K) / 12; 对 N = (b*C+(12-b)*K) / 12; 绘制(B--M--N--C--cycle, tpen); 绘制(M--A--N--cycle); 填充(M--A--N--cycle, mediumgrey); 对 shift = (-20.13, 0);对 B1 = MP("B", B+shift, dir(200)); 对 A1 = MP("A", K+shift, dir(90)); 对 C1 = MP("C", C+shift, dir(-20)); draw(A1--B1--C1--cycle, tpen);[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/8/6/1/8614a5c1f3561dd65964cf67fa56b23139e833c3.png)


![[asy] 对 A、B、C、D、E、F、R、S、T、X、Y、Z;dotfactor = 2;unitsize(.1cm);A = (0,0);B = (0,18);C = (0,36);//不要看这里D = (12*2.236, 36);E = (12*2.236, 18);F = (12*2.236, 0);draw(A--B--C--D--E--F--cycle);dot(" ",A,NW);dot(" ",B,NW);dot(" ",C,NW);dot(" ",D,NW);dot(" ",E,NW);dot(" ",F,NW);//不要看这里R = (12*2.236 +22,0); S = (12*2.236 + 22 - 13.4164,12); T = (12*2.236 + 22,24); X = (12*4.472+ 22,24); Y = (12*4.472+ 22 + 13.4164,12); Z = (12*4.472+ 22,0); draw(R--S--T--X--Y--Z--cycle); dot(" ",R,NW); dot(" ",S,NW); dot(" ",T,NW); dot(" ",X,NW); dot(" ",Y,NW); dot(" ",Z,NW); // sqrt180 = 13.4164 // sqrt5 = 2.236[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/9/5/c/95cac62aaac35028476cf23e914b63412df36f70.png)



![[asy] 尺寸(200);默认笔(线宽(0.7));路径 laceL=(-20,-30)..张力 0.75 ..(-90,-135)..(-102,-147)..(-152,-150)..张力 2 ..(-155,-140)..(-135,-40)..(-50,-4)..张力 0.8 ..原点;路径 laceR=reflect((75,0),(75,-240))*laceL;绘制(原点--(0,-240)--(150,-240)--(150,0)--循环,灰色); for(int i=0;i<=3;i=i+1) { path circ1=circle((0,-80*i),5),circ2=circle((150,-80*i),5); unfill(circ1); draw(circ1); unfill(circ2); draw(circ2); } draw(laceL--(150,-80)--(0,-160)--(150,-240)--(0,-240)--(150,-160)--(0,-80)--(150,0)^^laceR,linewidth(1));[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/a/6/1/a61b1059117868ce9afa4391360bfa9424211553.png)
![[asy] 对 A = (0,sqrt(850));对 B = (0,0);对 C = (sqrt(850),0);对 D = (sqrt(850),sqrt(850));绘制(A--B--C--D--循环);点因子 = 3;点(“$A$”,A,dir(135));点(“$B$”,B,dir(215));点(“$C$”,C,dir(305));点(“$D$”,D,dir(45));对 H = ((2sqrt(850)-sqrt(306))/6,sqrt(850));对 F = ((2sqrt(850)+sqrt(306)+7)/6,0);点(“$H$”,H,dir(90));点(“$F$”,F,dir(270));绘制(H--F);对 E = (0,(sqrt(850)-6)/2);对 G = (sqrt(850) ,(sqrt(850)+sqrt(100))/2); 点("$E$",E,dir(180)); 点("$G$",G,dir(0)); 绘制( E--G); 对 P = 扩展(H,F,E,G); 点(“$P$”,P,dir(60)); 标签(“$w$”, 交点(A--P , E--H )); 标签("$x$", 交点( B--P, E--F )); 标签("$y$", 交点( C--P, G--F ) ); 标签("$z$", 交点( D--P, G--H ));[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/e/1/1/e1175984ad8a8e7468972e727cc95e27117b7d92.png)


![[asy] 导入三个;导入固体;尺寸(5cm);当前投影=正交(1,-1/6,1/6);绘制(表面(旋转((0,0,0),(-2,-2*sqrt(3),0)--(-2,-2*sqrt(3),-10),Z,0,360)),白色,无光);三重A =(8*sqrt(6)/3,0,8*sqrt(3)/3),B = (-4*sqrt(6)/3,4*sqrt(2),8*sqrt(3)/3),C = (-4*sqrt(6)/3,-4*sqrt(2),8*sqrt(3)/3),X = (0,0,-2*sqrt(2));绘制(X--X+A--X+A+B--X+A+B+C);绘制(X--X+B--X+A+B);绘制(X--X+C--X+A+C--X+A+B+C);绘制(X+A--X+A+C);绘制(X+C--X+C+B--X+A+B+C,线型(“2 4”));绘制(X+B--X+C+B,线型(“2 4”));绘制(表面(旋转((0,0,0),(-2,-2*sqrt(3),0)--(-2,-2*sqrt(3),-10),Z,0,240)),白色,无光);绘制((-2,-2*sqrt(3),0)..(4,0,0)..(-2,2*sqrt(3),0));绘制((-4*cos(atan(5)),-4*sin(atan(5)),0)--(-4*cos(atan(5)),-4*sin(atan(5)),-10)..( 4,0,-10)..(4*cos(atan(5)),4*sin(atan(5)),-10)--(4*cos(atan(5)),4*sin(atan(5)),0));绘制((-2,-2*sqrt(3),0)..(-4,0,0)..(-2,2*sqrt(3),0),linetype("2 4")); [/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/9/e/a/9ea530dcf8660904fcdb6c7e02d431954bb03eda.png)



![[asy] 对 A,B,C,D,E,F,G,H,I,O; O=(0,0); C=dir(90); B=dir(70); A=dir(50); D=dir(110); E=dir(130); draw(arc(O,1,50,130)); real x=2*sin(20*pi/180); F=x*dir(228)+C; G=x*dir(256)+C; H=x*dir(284)+C; I=x*dir(312)+C; draw(arc(C,x,200,340)); label("$A$",A,dir(0)); label("$B$",B,dir(75)); label("$C$",C,dir(90)); label("$D$",D,dir(105));标签(“$E$”,E,目录(180));标签(“$F$”,F,目录(225));标签(“$G$”,G,目录(260));标签(“$H$”,H,目录(280));标签(“$I$”,I,dir(315));[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/d/0/9/d09d2462dec1d60eaa6947ab799ce506fb914c99.png)
![[asy] 对 A,B,C,D,E,F,G,H,J,K,L,M,N; B=(0,0); real m=7*sqrt(55)/5; J=(m,0); C=(7*m/2,0); A=(0,7*m/2); D=(7*m/2,7*m/2); E=(A+D)/2; H=(0,2m); N=(0,2m+3*sqrt(55)/2); G=foot(H,E,C); F=foot(J,E,C); draw(A--B--C--D--cycle); draw(C--E); draw(G--H--J--F); 对 X=foot(N,E,C); M=extension(N,X,A,D); K=foot(N,H,G); L=foot(M,H,G);画(K--N--M--L);标签(“$A$”,A,NW);标签(“$B$”,B,SW);标签(“$C$”,C,SE);标签(“$D$”,D,NE);标签(“$E$”,E,目录(90));标签(“$F$”,F,NE);标签(“$G$”,G,NE);标签(“$H$”,H,W);标签(“$J$”,J,S);标签(“$K$”,K,SE);标签(“$L$”,L,SE);标签(“$M$”,M,目录(90));标签(“$N$”,N,dir(180)); [/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/c/b/7/cb77adf6816bc8562daba9760fa320a553ddd4c3.png)


求出的值
。然后
,其中![[asy] 绘制(圆((0,0),4));绘制(圆((0,0),3));绘制((0,4)--(0,3));绘制((0,-4)--(0,-3));绘制((-2.598,1.5)--(-3.4641,2));绘制((-2.598,-1.5)--(-3.4641,-2));绘制((2.598,-1.5)--(3.4641,-2));绘制((2.598,1.5)--(3.4641,2));[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/f/b/8/fb859ada9b08ae3472e7ba1166edc94baaacc34a.png)



![[asy] 尺寸(3cm); 对 A=(0.05,0),B=(-.9,-0.6),C=(0,-0.45),D=(.9,-0.6),E=(.55,-0.85),F=(-0.55,-0.85),G=B-(0,1.1),H=F-(0,0.6),I=E-(0,0.6),J=D-(0,1.1),K=C-(0,1.4),L=C+KA; 绘制(A--B--F--E--D--A--E--A--F--A^^B--G--F--K--G--L--J--K--E--J--D--J--L--K);绘制(B--C--D--C--A--C--H--I--C--H--G^^H--L--I--J^^I--D^^H--B,虚线);点(A^^B^^C^^D^^E^^F^^G^^H^^I^^J^^K^^L);[/asy]](https://latex.artofproblemsolving.com/4/a/4/4a43556bc292fa0365bdf07f1008d0fb2c903525.png)
查找有序整数对的数量,
