1974 AMC 12 第 28 题

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28.

对所有形如 x=a13+a232+⋯+a25325 x=\frac{a_1}{3}+\frac{a_2}{3^2}+\cdots+\frac{a_{25}}{3^{25}} 的数 xx,以下哪一项恒成立?其中 a1a_1 为 00 或 22,a2a_2 为 00 或 22,…\ldots,a25a_{25} 为 00 或 22。
Which of the following is satisfied by all numbers xx of the form x=a13+a232+⋯+a25325, x=\frac{a_1}{3}+\frac{a_2}{3^2}+\cdots+\frac{a_{25}}{3^{25}}, where a1a_1 is 00 or 2,2, a2a_2 is 00 or 2,2, …,\ldots, a25a_{25} is 00 or 2?2?
0≤x<130\le x\lt\frac{1}{3}
13≤x<23\frac{1}{3}\le x\lt\frac{2}{3}
23≤x<1\frac{2}{3}\le x\lt1
0≤x<130\le x\lt\frac{1}{3} 或 23≤x<1\frac{2}{3}\le x\lt1
0≤x<130\le x\lt\frac{1}{3} or 23≤x<1\frac{2}{3}\le x\lt1
12≤x≤34\frac{1}{2}\le x\le\frac{3}{4}
答案:D
知识点:进制等比数列极限情形界定
小提示:
分别考虑 a1=0a_1=0 和 a1=2a_1=2 两种情形
Separate the cases a1=0a_1=0 and a1=2a_1=2
大提示:
用无穷等比数列的尾和 ∑n=2∞23n\sum_{n=2}^{\infty}\frac{2}{3^n} 估计其余各项
Bound the remaining terms by the infinite geometric tail ∑n=2∞23n\sum_{n=2}^{\infty}\frac{2}{3^n}
解答:
若 a1=0a_1=0,则 0≤x≤∑n=22523n<∑n=2∞23n=13。 0\le x\le\sum_{n=2}^{25}\frac2{3^n} \lt\sum_{n=2}^{\infty}\frac2{3^n}=\frac13\text{。}若 a1=2a_1=2,则 x≥23x\ge\frac{2}{3},同时 x≤∑n=12523n<∑n=1∞23n=1。 x\le\sum_{n=1}^{25}\frac2{3^n} \lt\sum_{n=1}^{\infty}\frac2{3^n}=1\text{。}因此,每个这样的 xx 都位于所述两个外侧三等分区间之一。
因此,正确答案是 D。
If a1=0,a_1=0, then 0≤x≤∑n=22523n<∑n=2∞23n=13. 0\le x\le\sum_{n=2}^{25}\frac2{3^n} \lt\sum_{n=2}^{\infty}\frac2{3^n}=\frac13. If a1=2,a_1=2, then x≥23,x\ge\frac{2}{3}, while x≤∑n=12523n<∑n=1∞23n=1. x\le\sum_{n=1}^{25}\frac2{3^n} \lt\sum_{n=1}^{\infty}\frac2{3^n}=1. Hence every such xx lies in one of the two stated outer thirds.
Therefore, the correct answer is D.
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