IMO 1999
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
Determine all finite sets \(S\) of at least three points in the plane which satisfy the following condition:
for any two distinct points \(A\) and \(B\) in \(S\), the perpendicular bisector of the line segment \(AB\) is an axis of symmetry for \(S\).
Problem 2
Let \(n\) be a fixed integer, with \(n \geq 2\).
(a) Determine the least constant \(C\) such that the inequality \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] holds for all real numbers \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\).
(b) For this constant \(C\), determine when equality holds.
Problem 3
Consider an \(n \times n\) square board, where \(n\) is a fixed even positive integer. The board is divided into \(n^2\) unit squares. We say that two different squares on the board are adjacent if they have a common side.
\(N\) unit squares on the board are marked in such a way that every square (marked or unmarked) on the board is adjacent to at least one marked square.
Determine the smallest possible value of \(N\).
Problem 4
Determine all pairs \((n,p)\) of positive integers such that
\(p\) is a prime,
\(n\) not exceeded \(2p\), and
\((p-1)^n+1\) is divisible by \(n^{p-1}\).Problem 5
Two circles \(G_1\) and \(G_2\) are contained inside the circle \(G\), and are tangent to \(G\) at the distinct points \(M\) and \(N\), respectively. \(G_1\) passes through the center of \(G_2\). The line passing through the two points of intersection of \(G_1\) and \(G_2\) meets \(G\) at \(A\) and \(B\). The lines \(MA\) and \(MB\) meet \(G_1\) at \(C\) and \(D\), respectively.
Prove that \(CD\) is tangent to \(G_2\).
Problem 6
Determine all functions \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\) such that \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] for all real numbers \(x,y\).
IMO 1999
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Bestimme alle endlichen Mengen \(S\) aus mindestens drei Punkten der Ebene, die folgende Bedingung erfüllen:
Für je zwei verschiedene Punkte \(A\) und \(B\) aus \(S\) ist die Mittelsenkrechte der Strecke \(AB\) eine Symmetrieachse von \(S\).
Aufgabe 2
Sei \(n\) eine feste ganze Zahl mit \(n \geq 2\).
(a) Bestimme die kleinste Konstante \(C\), für die die Ungleichung \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] für alle reellen Zahlen \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\) gilt.
(b) Bestimme für diese Konstante \(C\), wann Gleichheit gilt.
Aufgabe 3
Betrachte ein quadratisches \(n \times n\)-Brett, wobei \(n\) eine feste gerade positive ganze Zahl ist. Das Brett ist in \(n^2\) Einheitsquadrate unterteilt. Zwei verschiedene Quadrate auf dem Brett heißen benachbart, wenn sie eine gemeinsame Seite haben.
Auf dem Brett werden \(N\) Einheitsquadrate so markiert, dass jedes Quadrat (markiert oder unmarkiert) auf dem Brett zu mindestens einem markierten Quadrat benachbart ist.
Bestimme den kleinstmöglichen Wert von \(N\).
Aufgabe 4
Bestimme alle Paare \((n,p)\) positiver ganzer Zahlen, für die gilt:
\(p\) ist eine Primzahl,
\(n\) ist nicht größer als \(2p\), und
\((p-1)^n+1\) ist durch \(n^{p-1}\) teilbar.Aufgabe 5
Zwei Kreise \(G_1\) und \(G_2\) liegen innerhalb des Kreises \(G\) und berühren \(G\) in den verschiedenen Punkten \(M\) bzw. \(N\). \(G_1\) geht durch den Mittelpunkt von \(G_2\). Die Gerade durch die beiden Schnittpunkte von \(G_1\) und \(G_2\) schneidet \(G\) in \(A\) und \(B\). Die Geraden \(MA\) und \(MB\) schneiden \(G_1\) in \(C\) bzw. \(D\).
Beweise, dass \(CD\) eine Tangente an \(G_2\) ist.
Aufgabe 6
Bestimme alle Funktionen \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\), für die \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] für alle reellen Zahlen \(x,y\) gilt.
IMO 1999
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
Düzlemde en az üç noktadan oluşan ve aşağıdaki koşulu sağlayan tüm sonlu \(S\) kümelerini belirleyiniz:
\(S\) kümesindeki herhangi iki farklı \(A\) ve \(B\) noktası için, \(AB\) doğru parçasının orta dikmesi \(S\) kümesinin bir simetri eksenidir.
Soru 2
\(n \geq 2\) olmak üzere sabit bir \(n\) tam sayısı verilsin.
(a) Tüm \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\) gerçel sayıları için \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] eşitsizliğinin sağlanmasını sağlayan en küçük \(C\) sabitini belirleyiniz.
(b) Bu \(C\) sabiti için eşitliğin hangi durumlarda sağlandığını belirleyiniz.
Soru 3
\(n\) sabit bir pozitif çift tam sayı olmak üzere, \(n \times n\) boyutlarında kare biçiminde bir tahta verilsin. Tahta \(n^2\) birim kareye bölünmüştür. Tahtadaki iki farklı karenin ortak bir kenarı varsa bu karelere komşu diyeceğiz.
Tahtadaki \(N\) birim kare, tahtanın her karesi (işaretli ya da işaretsiz) en az bir işaretli kareye komşu olacak biçimde işaretlenmiştir.
\(N\) sayısının alabileceği en küçük değeri belirleyiniz.
Soru 4
Aşağıdaki koşulları sağlayan tüm pozitif tam sayı çiftlerini \((n,p)\) belirleyiniz:
\(p\) bir asal sayıdır,
\(n\), \(2p\) sayısını aşmaz ve
\((p-1)^n+1\) sayısı \(n^{p-1}\) ile tam bölünür.Soru 5
\(G_1\) ve \(G_2\) çemberleri, \(G\) çemberinin içinde bulunmakta ve \(G\) çemberine sırasıyla birbirinden farklı \(M\) ve \(N\) noktalarında teğet olmaktadır. \(G_1\), \(G_2\) çemberinin merkezinden geçmektedir. \(G_1\) ve \(G_2\) çemberlerinin iki kesişim noktasından geçen doğru, \(G\) çemberini \(A\) ve \(B\) noktalarında kesmektedir. \(MA\) ve \(MB\) doğruları, \(G_1\) çemberini sırasıyla \(C\) ve \(D\) noktalarında kesmektedir.
\(CD\) doğrusunun \(G_2\) çemberine teğet olduğunu kanıtlayınız.
Soru 6
Tüm \(x,y\) gerçel sayıları için \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] eşitliğini sağlayan tüm \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\) fonksiyonlarını belirleyiniz.
IMO 1999
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
Determinar todos los conjuntos finitos \(S\) de al menos tres puntos del plano que satisfacen la siguiente condición:
para cualesquiera dos puntos distintos \(A\) y \(B\) de \(S\), la mediatriz del segmento \(AB\) es un eje de simetría de \(S\).
Problema 2
Sea \(n\) un entero fijo, con \(n \geq 2\).
(a) Determinar la menor constante \(C\) tal que la desigualdad \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] se cumpla para todos los números reales \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\).
(b) Para esta constante \(C\), determinar cuándo se alcanza la igualdad.
Problema 3
Consideremos un tablero cuadrado de \(n \times n\), donde \(n\) es un entero positivo par fijo. El tablero está dividido en \(n^2\) casillas de lado unidad. Diremos que dos casillas distintas del tablero son adyacentes si tienen un lado en común.
Se marcan \(N\) casillas del tablero de manera que toda casilla (marcada o no marcada) del tablero es adyacente a al menos una casilla marcada.
Determinar el menor valor posible de \(N\).
Problema 4
Determinar todos los pares \((n,p)\) de enteros positivos tales que
\(p\) es primo,
\(n\) no excede de \(2p\), y
\((p-1)^n+1\) es divisible por \(n^{p-1}\).Problema 5
Dos circunferencias \(G_1\) y \(G_2\) están contenidas en el interior de la circunferencia \(G\), y son tangentes a \(G\) en los puntos distintos \(M\) y \(N\), respectivamente. \(G_1\) pasa por el centro de \(G_2\). La recta que pasa por los dos puntos de intersección de \(G_1\) y \(G_2\) corta a \(G\) en \(A\) y \(B\). Las rectas \(MA\) y \(MB\) cortan a \(G_1\) en \(C\) y \(D\), respectivamente.
Demostrar que \(CD\) es tangente a \(G_2\).
Problema 6
Determinar todas las funciones \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\) tales que \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] para todos los números reales \(x,y\).
IMO 1999
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
求平面内所有至少含有三个点且满足下列条件的有限点集 \(S\):
对于 \(S\) 中任意两个不同的点 \(A\) 和 \(B\),线段 \(AB\) 的垂直平分线都是 \(S\) 的一条对称轴。
问题 2
设 \(n\) 为一个固定的整数,且 \(n \geq 2\)。
(a) 求最小的常数 \(C\),使得不等式 \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] 对所有实数 \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\) 都成立。
(b) 对于这个常数 \(C\),求等号成立的条件。
问题 3
考虑一块 \(n \times n\) 的正方形棋盘,其中 \(n\) 是一个固定的正偶数。棋盘被分成 \(n^2\) 个单位正方形。如果棋盘上两个不同的方格有一条公共边,就称它们相邻。
在棋盘上标记 \(N\) 个单位方格,使棋盘上的每个方格(无论是否被标记)都与至少一个被标记的方格相邻。
求 \(N\) 的最小可能值。
问题 4
求所有满足下列条件的正整数对 \((n,p)\):
\(p\) 是素数,
\(n\) 不超过 \(2p\),且
\((p-1)^n+1\) 能被 \(n^{p-1}\) 整除。问题 5
两圆 \(G_1\) 和 \(G_2\) 位于圆 \(G\) 内,分别在两个不同的点 \(M\) 和 \(N\) 处与 \(G\) 相切。\(G_1\) 经过 \(G_2\) 的圆心。经过 \(G_1\) 与 \(G_2\) 的两个交点的直线与 \(G\) 交于 \(A\) 和 \(B\)。直线 \(MA\) 和 \(MB\) 分别与 \(G_1\) 交于 \(C\) 和 \(D\)。
证明:\(CD\) 与 \(G_2\) 相切。
问题 6
求所有函数 \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\),使得 \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] 对所有实数 \(x,y\) 都成立。
IMO 1999
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
Найдите все конечные множества \(S\), состоящие не менее чем из трёх точек плоскости и удовлетворяющие следующему условию:
для любых двух различных точек \(A\) и \(B\) множества \(S\) серединный перпендикуляр к отрезку \(AB\) является осью симметрии множества \(S\).
Задача 2
Пусть \(n\) — фиксированное целое число, \(n \geq 2\).
(a) Найдите наименьшую константу \(C\), при которой неравенство \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] выполняется для всех действительных чисел \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\).
(b) Для этой константы \(C\) определите, когда достигается равенство.
Задача 3
Рассмотрим квадратную доску размера \(n \times n\), где \(n\) — фиксированное чётное положительное целое число. Доска разделена на \(n^2\) единичных клеток. Две различные клетки доски будем называть соседними, если у них есть общая сторона.
На доске отмечены \(N\) клеток так, что каждая клетка доски (отмеченная или неотмеченная) соседствует хотя бы с одной отмеченной клеткой.
Найдите наименьшее возможное значение \(N\).
Задача 4
Найдите все пары \((n,p)\) положительных целых чисел, для которых
\(p\) — простое число,
\(n\) не превосходит \(2p\) и
\((p-1)^n+1\) делится на \(n^{p-1}\).Задача 5
Две окружности \(G_1\) и \(G_2\) расположены внутри окружности \(G\) и касаются \(G\) в различных точках \(M\) и \(N\) соответственно. Окружность \(G_1\) проходит через центр \(G_2\). Прямая, проходящая через две точки пересечения \(G_1\) и \(G_2\), пересекает \(G\) в точках \(A\) и \(B\). Прямые \(MA\) и \(MB\) пересекают \(G_1\) в точках \(C\) и \(D\) соответственно.
Докажите, что \(CD\) касается \(G_2\).
Задача 6
Найдите все функции \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\), для которых \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] при всех действительных числах \(x,y\).
IMO 1999
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
أوجد جميع المجموعات المنتهية \(S\) المؤلفة من ثلاث نقاط على الأقل في المستوى والتي تحقق الشرط الآتي:
لكل نقطتين مختلفتين \(A\) و\(B\) في \(S\)، يكون العمود المنصف للقطعة المستقيمة \(AB\) محور تناظر للمجموعة \(S\).
المسألة 2
ليكن \(n\) عددًا صحيحًا ثابتًا، حيث \(n \geq 2\).
(أ) أوجد أصغر ثابت \(C\) بحيث تتحقق المتباينة \[ \sum_{1\leq i<j\leq n} x_i x_j(x_i^2+x_j^2) \leq C\left(\sum_{1\leq i\leq n}x_i\right)^4 \] لجميع الأعداد الحقيقية \(x_1,\cdots,x_n\geq 0\).
(ب) من أجل هذا الثابت \(C\)، حدد متى تتحقق المساواة.
المسألة 3
لتكن لدينا رقعة مربعة من القياس \(n \times n\)، حيث \(n\) عدد صحيح موجب زوجي ثابت. قُسمت الرقعة إلى \(n^2\) مربعًا وحديًّا. نقول إن مربعين مختلفين على الرقعة متجاوران إذا كان لهما ضلع مشترك.
وُضعت علامات على \(N\) مربعًا وحديًّا من الرقعة، بحيث يكون كل مربع على الرقعة (سواء أكان معلَّمًا أم غير معلَّم) مجاورًا لمربع معلَّم واحد على الأقل.
أوجد أصغر قيمة ممكنة لـ\(N\).
المسألة 4
أوجد جميع أزواج الأعداد الصحيحة الموجبة \((n,p)\) التي تحقق ما يأتي:
\(p\) عدد أولي،
\(n\) لا يتجاوز \(2p\)، و
\((p-1)^n+1\) يقبل القسمة على \(n^{p-1}\).المسألة 5
تقع دائرتان \(G_1\) و\(G_2\) داخل الدائرة \(G\)، وتمسان \(G\) عند النقطتين المختلفتين \(M\) و\(N\)، على الترتيب. تمر \(G_1\) بمركز \(G_2\). يقطع المستقيم المار بنقطتي تقاطع \(G_1\) و\(G_2\) الدائرة \(G\) عند \(A\) و\(B\). ويقطع المستقيمان \(MA\) و\(MB\) الدائرة \(G_1\) عند \(C\) و\(D\)، على الترتيب.
أثبت أن \(CD\) مماس للدائرة \(G_2\).
المسألة 6
أوجد جميع الدوال \(f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}\) التي تحقق \[ f(x-f(y))=f(f(y))+xf(y)+f(x)-1 \] لجميع الأعداد الحقيقية \(x,y\).