IMO 1978
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
\(m\) and \(n\) are natural numbers with \(1 \le m < n\). In their decimal representations, the last three digits of \(1978^m\) are equal, respectively, to the last three digits of \(1978^n\). Find \(m\) and \(n\) such that \(m+n\) has its least value.
Problem 2
\(P\) is a given point inside a given sphere. Three mutually perpendicular rays from \(P\) intersect the sphere at points \(U\), \(V\), and \(W\); \(Q\) denotes the vertex diagonally opposite to \(P\) in the parallelepiped determined by \(PU\), \(PV\), and \(PW\). Find the locus of \(Q\) for all such triads of rays from \(P\)
Problem 3
The set of all positive integers is the union of two disjoint subsets \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\), \(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\) where \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] and \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ for all }n\geq1. \] Determine \(f(240)\).
Problem 4
In triangle \(ABC\), \(AB = AC\). A circle is tangent internally to the circumcircle of triangle \(ABC\) and also to sides \(AB\), \(AC\) at \(P\), \(Q\), respectively. Prove that the midpoint of segment \(PQ\) is the center of the incircle of triangle \(ABC\).
Problem 5
Let \(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\) be a sequence of distinct positive integers. Prove that for all natural numbers \(n\), \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}. \]
Problem 6
An international society has its members from six different countries. The list of members contains 1978 names, numbered \(1, 2, \ldots, 1978\). Prove that there is at least one member whose number is the sum of the numbers of two members from his own country, or twice as large as the number of one member from his own country.
IMO 1978
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
\(m\) und \(n\) sind natürliche Zahlen mit \(1 \le m < n\). In ihren Dezimaldarstellungen stimmen die letzten drei Ziffern von \(1978^m\) jeweils mit den letzten drei Ziffern von \(1978^n\) überein. Bestimme \(m\) und \(n\) so, dass \(m+n\) seinen kleinsten Wert annimmt.
Aufgabe 2
\(P\) ist ein gegebener Punkt im Inneren einer gegebenen Kugel. Drei paarweise senkrechte Strahlen mit Anfangspunkt \(P\) schneiden die Kugeloberfläche in den Punkten \(U\), \(V\) und \(W\); \(Q\) bezeichnet den \(P\) diagonal gegenüberliegenden Eckpunkt des durch \(PU\), \(PV\) und \(PW\) bestimmten Parallelepipeds. Bestimme den geometrischen Ort von \(Q\) für alle solchen Tripel von Strahlen mit Anfangspunkt \(P\).
Aufgabe 3
Die Menge aller positiven ganzen Zahlen ist die Vereinigung zweier disjunkter Teilmengen \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\), \(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\), wobei \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] und \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ für alle }n\geq1. \] Bestimme \(f(240)\).
Aufgabe 4
Im Dreieck \(ABC\) gilt \(AB = AC\). Ein Kreis berührt den Umkreis des Dreiecks \(ABC\) von innen sowie die Seiten \(AB\), \(AC\) in \(P\) bzw. \(Q\). Beweise, dass der Mittelpunkt der Strecke \(PQ\) der Mittelpunkt des Inkreises des Dreiecks \(ABC\) ist.
Aufgabe 5
Sei \(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\) eine Folge verschiedener positiver ganzer Zahlen. Beweise, dass für alle natürlichen Zahlen \(n\) gilt: \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}. \]
Aufgabe 6
Die Mitglieder einer internationalen Gesellschaft stammen aus sechs verschiedenen Ländern. Die Mitgliederliste enthält 1978 Namen, die mit \(1, 2, \ldots, 1978\) nummeriert sind. Beweise, dass es mindestens ein Mitglied gibt, dessen Nummer die Summe der Nummern zweier Mitglieder aus seinem eigenen Land oder doppelt so groß wie die Nummer eines Mitglieds aus seinem eigenen Land ist.
IMO 1978
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
\(m\) ve \(n\), \(1 \le m < n\) koşulunu sağlayan doğal sayılardır. Onluk gösterimlerinde, \(1978^m\) sayısının son üç basamağı, sırasıyla \(1978^n\) sayısının son üç basamağına eşittir. \(m+n\) toplamının en küçük değerini aldığı \(m\) ve \(n\) sayılarını bulunuz.
Soru 2
\(P\), verilen bir kürenin içinde verilen bir noktadır. \(P\)'den çıkan ve birbirine dik olan üç ışın, küreyi \(U\), \(V\) ve \(W\) noktalarında kesmektedir; \(Q\), \(PU\), \(PV\) ve \(PW\)'nin belirlediği paralelyüzde \(P\)'nin cisim köşegeni üzerindeki karşı köşesini göstermektedir. \(P\)'den çıkan bu tür tüm ışın üçlüleri için \(Q\)'nun geometrik yerini bulunuz.
Soru 3
Tüm pozitif tam sayıların kümesi, ayrık iki alt küme olan \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\), \(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\) kümelerinin birleşimidir; burada \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] ve \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ tüm }n\geq1 \] için geçerlidir. \(f(240)\) değerini bulunuz.
Soru 4
\(ABC\) üçgeninde \(AB = AC\)'dir. Bir çember, \(ABC\) üçgeninin çevrel çemberine içten ve \(AB\), \(AC\) kenarlarına sırasıyla \(P\), \(Q\) noktalarında teğettir. \(PQ\) doğru parçasının orta noktasının, \(ABC\) üçgeninin iç teğet çemberinin merkezi olduğunu kanıtlayınız.
Soru 5
\(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\), birbirinden farklı pozitif tam sayılardan oluşan bir dizi olsun. Tüm \(n\) doğal sayıları için \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k} \] olduğunu kanıtlayınız.
Soru 6
Uluslararası bir topluluğun üyeleri altı farklı ülkedendir. Üye listesinde \(1, 2, \ldots, 1978\) ile numaralandırılmış 1978 isim bulunmaktadır. Numarası, kendi ülkesinden iki üyenin numaralarının toplamına veya kendi ülkesinden bir üyenin numarasının iki katına eşit olan en az bir üye bulunduğunu kanıtlayınız.
IMO 1978
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
\(m\) y \(n\) son números naturales con \(1 \le m < n\). En sus representaciones decimales, las tres últimas cifras de \(1978^m\) son iguales, respectivamente, a las tres últimas cifras de \(1978^n\). Hallar \(m\) y \(n\) de modo que \(m+n\) tenga el menor valor posible.
Problema 2
\(P\) es un punto dado en el interior de una esfera dada. Tres semirrectas mutuamente perpendiculares con origen en \(P\) cortan la esfera en los puntos \(U\), \(V\) y \(W\); \(Q\) denota el vértice diagonalmente opuesto a \(P\) en el paralelepípedo determinado por \(PU\), \(PV\) y \(PW\). Hallar el lugar geométrico de \(Q\) para todas esas ternas de semirrectas con origen en \(P\)
Problema 3
El conjunto de todos los enteros positivos es la unión de dos subconjuntos disjuntos \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\), \(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\), donde \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] y \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ para todo }n\geq1. \] Determinar \(f(240)\).
Problema 4
En el triángulo \(ABC\), \(AB = AC\). Una circunferencia es tangente interiormente a la circunferencia circunscrita al triángulo \(ABC\) y también a los lados \(AB\), \(AC\) en \(P\), \(Q\), respectivamente. Demostrar que el punto medio del segmento \(PQ\) es el centro de la circunferencia inscrita en el triángulo \(ABC\).
Problema 5
Sea \(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\) una sucesión de enteros positivos distintos. Demostrar que para todos los números naturales \(n\), \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}. \]
Problema 6
Una sociedad internacional tiene miembros de seis países distintos. La lista de miembros contiene 1978 nombres, numerados \(1, 2, \ldots, 1978\). Demostrar que existe al menos un miembro cuyo número es la suma de los números de dos miembros de su mismo país, o el doble del número de un miembro de su mismo país.
IMO 1978
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
\(m\) 和 \(n\) 是满足 \(1 \le m < n\) 的自然数。在十进制表示中,\(1978^m\) 的末三位数字分别与 \(1978^n\) 的末三位数字相同。求使 \(m+n\) 取得最小值的 \(m\) 和 \(n\)。
问题 2
\(P\) 是给定球面内部的一个给定点。从 \(P\) 出发的三条两两垂直的射线与球面分别交于点 \(U\)、\(V\)、\(W\);以 \(PU\)、\(PV\)、\(PW\) 为棱确定的平行六面体中,与 \(P\) 相对的顶点记为 \(Q\)。当从 \(P\) 出发的这组三条射线取遍所有可能的位置时,求 \(Q\) 的轨迹。
问题 3
所有正整数构成的集合是两个不相交子集 \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\)、\(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\) 的并,其中 \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] 且 \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ 对所有 }n\geq1. \] 求 \(f(240)\)。
问题 4
在三角形 \(ABC\) 中,\(AB = AC\)。一个圆与三角形 \(ABC\) 的外接圆内切,并分别与边 \(AB\)、\(AC\) 相切于 \(P\)、\(Q\)。证明:线段 \(PQ\) 的中点是三角形 \(ABC\) 的内切圆圆心。
问题 5
设 \(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\) 是一个由互不相同的正整数组成的数列。证明:对于所有自然数 \(n\), \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}. \]
问题 6
一个国际学会的会员来自六个不同的国家。会员名册上共有 1978 个姓名,编号为 \(1, 2, \ldots, 1978\)。证明:至少有一位会员,其编号等于与他同国的两位会员的编号之和,或等于与他同国的一位会员的编号的两倍。
IMO 1978
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
\(m\) и \(n\) — натуральные числа, причём \(1 \le m < n\). В десятичных записях чисел \(1978^m\) и \(1978^n\) последние три цифры соответственно совпадают. Найдите \(m\) и \(n\), при которых сумма \(m+n\) принимает наименьшее значение.
Задача 2
Внутри данной сферы дана точка \(P\). Три попарно перпендикулярных луча с началом в \(P\) пересекают сферу в точках \(U\), \(V\) и \(W\); через \(Q\) обозначена вершина, противоположная \(P\) по пространственной диагонали параллелепипеда, построенного на рёбрах \(PU\), \(PV\) и \(PW\). Найдите геометрическое место точек \(Q\) для всех таких троек лучей с началом в \(P\).
Задача 3
Множество всех положительных целых чисел является объединением двух непересекающихся подмножеств \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\), \(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\), где \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] и \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ для всех }n\geq1. \] Найдите \(f(240)\).
Задача 4
В треугольнике \(ABC\) выполнено \(AB = AC\). Окружность касается изнутри описанной окружности треугольника \(ABC\), а также сторон \(AB\), \(AC\) в точках \(P\), \(Q\) соответственно. Докажите, что середина отрезка \(PQ\) является центром вписанной окружности треугольника \(ABC\).
Задача 5
Пусть \(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\) — последовательность различных положительных целых чисел. Докажите, что для всех натуральных чисел \(n\) \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}. \]
Задача 6
Члены международного общества представляют шесть различных стран. Список членов общества содержит 1978 имён, пронумерованных числами \(1, 2, \ldots, 1978\). Докажите, что найдётся хотя бы один член общества, номер которого равен сумме номеров двух членов общества из той же страны или удвоенному номеру одного члена общества из той же страны.
IMO 1978
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
ليكن \(m\) و\(n\) عددين طبيعيين بحيث \(1 \le m < n\). في التمثيل العشري للعددين \(1978^m\) و\(1978^n\)، تتساوى الأرقام الثلاثة الأخيرة على الترتيب. أوجد \(m\) و\(n\) بحيث تكون قيمة \(m+n\) أصغر ما يمكن.
المسألة 2
لتكن \(P\) نقطة معطاة داخل كرة معطاة. تتقاطع ثلاثة أنصاف مستقيمات متعامدة مثنى مثنى تنطلق من \(P\) مع سطح الكرة في النقاط \(U\) و\(V\) و\(W\)؛ ولتكن \(Q\) الرأس المقابل قطريًا للرأس \(P\) في متوازي السطوح الذي تحدده \(PU\) و\(PV\) و\(PW\). أوجد المحل الهندسي للنقطة \(Q\) لجميع هذه الثلاثيات من أنصاف المستقيمات المنطلقة من \(P\).
المسألة 3
مجموعة الأعداد الصحيحة الموجبة كلها هي اتحاد مجموعتين جزئيتين متباينتين \(\{f(1),f(2),\ldots,f(n),\ldots\}\)، \(\{g(1),g(2),\ldots,g(n),\ldots\}\)، حيث \[ f(1)<f(2)<\cdots<f(n)<\cdots, \] \[ g(1)<g(2)<\cdots<g(n)<\cdots, \] و \[ g(n)=f(f(n))+1\text{ لكل }n\geq1. \] أوجد \(f(240)\).
المسألة 4
في المثلث \(ABC\)، لدينا \(AB = AC\). دائرة تمس داخليًا الدائرة المحيطة بالمثلث \(ABC\)، وتمس أيضًا الضلعين \(AB\) و\(AC\) في \(P\) و\(Q\)، على الترتيب. أثبت أن منتصف القطعة \(PQ\) هو مركز الدائرة الداخلية للمثلث \(ABC\).
المسألة 5
لتكن \(\{a_k\}(k = 1, 2, 3, \ldots, n, \ldots)\) متتالية من أعداد صحيحة موجبة مختلفة. أثبت أنه لكل عدد طبيعي \(n\)، \[ \sum_{k=1}^{n}\frac{a_k}{k^2}\geq\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}. \]
المسألة 6
ينتمي أعضاء جمعية دولية إلى ست دول مختلفة. تضم قائمة الأعضاء 1978 اسمًا، مرقمة بالأعداد \(1, 2, \ldots, 1978\). أثبت وجود عضو واحد على الأقل يساوي رقمه مجموع رقمي عضوين من دولته، أو يساوي ضعفي رقم عضو من دولته.