IMO 2002
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
\(S\) is the set of all \((h,k)\) with \(h,k\) non-negative integers such that \(h+k<n\). Each element of \(S\) is colored red or blue, so that if \((h,k)\) is red and \(h'\le h,k'\le k\), then \((h',k')\) is also red. A type 1 subset of \(S\) has \(n\) blue elements with different first member and a type 2 subset of \(S\) has \(n\) blue elements with different second member. Show that there are the same number of type 1 and type 2 subsets.
Problem 2
\(BC\) is a diameter of a circle center \(O\). \(A\) is any point on the circle with \(\angle AOC > 60^\circ\). \(EF\) is the chord which is the perpendicular bisector of \(AO\). \(D\) is the midpoint of the minor arc \(AB\). The line through \(O\) parallel to \(AD\) meets \(AC\) at \(J\). Show that \(J\) is the incenter of triangle \(CEF\).
Problem 3
Find all pairs of integers \(m>2,n>2\) such that there are infinitely many positive integers \(k\) for which \(k^n+k^2-1\) divides \(k^m+k-1\).
Problem 4
The positive divisors of the integer \(n > 1\) are \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\), so that \(d_1 = 1, d_k = n\). Let \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\). Show that \(d < n^2\) and find all \(n\) for which \(d\) divides \(n^2\).
Problem 5
Find all real-valued functions on the reals such that \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) for all \(x,y,u,v\).
Problem 6
\(n>2\) circles of radius \(1\) are drawn in the plane so that no line meets more than two of the circles. Their centers are \(O_1,O_2,\cdots,O_n\). Show that \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4. \]
IMO 2002
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Es sei \(S\) die Menge aller Paare \((h,k)\) nichtnegativer ganzer Zahlen \(h,k\) mit \(h+k<n\). Jedes Element von \(S\) wird rot oder blau gefärbt, sodass aus der roten Färbung von \((h,k)\) und \(h'\le h,k'\le k\) folgt, dass auch \((h',k')\) rot ist. Eine Teilmenge von \(S\) vom Typ 1 besteht aus \(n\) blauen Elementen mit paarweise verschiedenen ersten Koordinaten, und eine Teilmenge von \(S\) vom Typ 2 besteht aus \(n\) blauen Elementen mit paarweise verschiedenen zweiten Koordinaten. Zeige, dass es gleich viele Teilmengen vom Typ 1 und vom Typ 2 gibt.
Aufgabe 2
\(BC\) ist ein Durchmesser eines Kreises mit Mittelpunkt \(O\). \(A\) ist ein beliebiger Punkt auf dem Kreis mit \(\angle AOC > 60^\circ\). \(EF\) ist die Sehne, die auf der Mittelsenkrechten von \(AO\) liegt. \(D\) ist der Mittelpunkt des kleineren Kreisbogens \(AB\). Die Gerade durch \(O\), die parallel zu \(AD\) ist, schneidet \(AC\) in \(J\). Zeige, dass \(J\) der Inkreismittelpunkt des Dreiecks \(CEF\) ist.
Aufgabe 3
Bestimme alle Paare ganzer Zahlen \(m>2,n>2\), für die es unendlich viele positive ganze Zahlen \(k\) gibt, für die \(k^n+k^2-1\) ein Teiler von \(k^m+k-1\) ist.
Aufgabe 4
Die positiven Teiler der ganzen Zahl \(n > 1\) seien \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\), wobei \(d_1 = 1, d_k = n\) gilt. Sei \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\). Zeige, dass \(d < n^2\) gilt, und bestimme alle \(n\), für die \(d\) ein Teiler von \(n^2\) ist.
Aufgabe 5
Bestimme alle reellwertigen Funktionen auf den reellen Zahlen, für die \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) für alle \(x,y,u,v\) gilt.
Aufgabe 6
In der Ebene sind \(n>2\) Kreise mit Radius \(1\) so gezeichnet, dass keine Gerade mehr als zwei der Kreise trifft. Ihre Mittelpunkte sind \(O_1,O_2,\cdots,O_n\). Zeige, dass \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4. \]
IMO 2002
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
\(S\), \(h,k\) negatif olmayan tam sayılar ve \(h+k<n\) olmak üzere tüm \((h,k)\) ikililerinin kümesidir. \(S\)'nin her elemanı kırmızıya veya maviye boyanmıştır; öyle ki \((h,k)\) kırmızı ve \(h'\le h,k'\le k\) ise \((h',k')\) de kırmızıdır. \(S\)'nin, birinci bileşenleri birbirinden farklı \(n\) mavi elemandan oluşan bir alt kümesine 1. tür, ikinci bileşenleri birbirinden farklı \(n\) mavi elemandan oluşan bir alt kümesine ise 2. tür alt küme denir. 1. tür ve 2. tür alt kümelerin sayılarının eşit olduğunu gösteriniz.
Soru 2
\(BC\), merkezi \(O\) olan bir çemberin çapıdır. \(A\), çember üzerinde \(\angle AOC > 60^\circ\) koşulunu sağlayan herhangi bir noktadır. \(EF\), \(AO\)'nun orta dikmesi üzerinde bulunan kiriştir. \(D\), küçük \(AB\) yayının orta noktasıdır. \(O\)'dan geçen ve \(AD\)'ye paralel olan doğru, \(AC\)'yi \(J\) noktasında keser. \(J\)'nin \(CEF\) üçgeninin içteğet çemberinin merkezi olduğunu gösteriniz.
Soru 3
\(k^n+k^2-1\) sayısının \(k^m+k-1\) sayısını böldüğü sonsuz sayıda pozitif tam sayı \(k\) bulunacak şekilde tüm \(m>2,n>2\) tam sayı ikililerini bulunuz.
Soru 4
\(n > 1\) tam sayısının pozitif bölenleri \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\) olsun; dolayısıyla \(d_1 = 1, d_k = n\)'dir. \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\) olsun. \(d < n^2\) olduğunu gösteriniz ve \(d\)'nin \(n^2\)'yi böldüğü tüm \(n\) sayılarını bulunuz.
Soru 5
Tüm \(x,y,u,v\) için \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) eşitliğini sağlayan, gerçel sayılar üzerinde tanımlı gerçel değerli tüm fonksiyonları bulunuz.
Soru 6
Düzlemde, hiçbir doğru ikiden fazla çemberle kesişmeyecek şekilde, yarıçapları \(1\) olan \(n>2\) çember çizilmiştir. Merkezleri \(O_1,O_2,\cdots,O_n\)'dir. \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4 \] olduğunu gösteriniz.
IMO 2002
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
Sea \(S\) el conjunto de todos los pares \((h,k)\), donde \(h,k\) son enteros no negativos tales que \(h+k<n\). Cada elemento de \(S\) se colorea de rojo o de azul, de modo que, si \((h,k)\) es rojo y \(h'\le h,k'\le k\), entonces \((h',k')\) también es rojo. Un subconjunto de tipo 1 de \(S\) contiene \(n\) elementos azules con primeras coordenadas distintas, y un subconjunto de tipo 2 de \(S\) contiene \(n\) elementos azules con segundas coordenadas distintas. Demostrar que hay el mismo número de subconjuntos de tipo 1 y de tipo 2.
Problema 2
\(BC\) es un diámetro de una circunferencia de centro \(O\). \(A\) es un punto cualquiera de la circunferencia tal que \(\angle AOC > 60^\circ\). \(EF\) es la cuerda que está sobre la mediatriz de \(AO\). \(D\) es el punto medio del arco menor \(AB\). La recta que pasa por \(O\) y es paralela a \(AD\) corta a \(AC\) en \(J\). Demostrar que \(J\) es el incentro del triángulo \(CEF\).
Problema 3
Hallar todos los pares de enteros \(m>2,n>2\) tales que existan infinitos enteros positivos \(k\) para los cuales \(k^n+k^2-1\) divide a \(k^m+k-1\).
Problema 4
Los divisores positivos del entero \(n > 1\) son \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\), de modo que \(d_1 = 1, d_k = n\). Sea \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\). Demostrar que \(d < n^2\) y hallar todos los valores de \(n\) para los cuales \(d\) divide a \(n^2\).
Problema 5
Hallar todas las funciones de los reales en los reales tales que \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) para todos los valores de \(x,y,u,v\).
Problema 6
Se dibujan en el plano \(n>2\) circunferencias de radio \(1\), de modo que ninguna recta corta a más de dos de ellas. Sus centros son \(O_1,O_2,\cdots,O_n\). Demostrar que \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4. \]
IMO 2002
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
设 \(S\) 是所有满足 \(h+k<n\) 的非负整数对 \((h,k)\) 组成的集合。将 \(S\) 的每个元素染成红色或蓝色,使得若 \((h,k)\) 为红色且 \(h'\le h,k'\le k\),则 \((h',k')\) 也为红色。由 \(n\) 个第一坐标互不相同的蓝色元素组成的 \(S\) 的子集称为第一类子集,由 \(n\) 个第二坐标互不相同的蓝色元素组成的 \(S\) 的子集称为第二类子集。证明:第一类子集与第二类子集的个数相同。
问题 2
\(BC\) 是以 \(O\) 为圆心的圆的一条直径。\(A\) 是圆上满足 \(\angle AOC > 60^\circ\) 的任意一点。\(EF\) 是位于 \(AO\) 的垂直平分线上的弦。\(D\) 是劣弧 \(AB\) 的中点。过 \(O\) 作平行于 \(AD\) 的直线,与 \(AC\) 交于 \(J\)。证明:\(J\) 是三角形 \(CEF\) 的内心。
问题 3
求所有满足 \(m>2,n>2\) 的整数对,使得有无穷多个正整数 \(k\) 满足 \(k^n+k^2-1\) 整除 \(k^m+k-1\)。
问题 4
整数 \(n > 1\) 的所有正因数为 \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\),其中 \(d_1 = 1, d_k = n\)。令 \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\)。证明 \(d < n^2\),并求出所有使 \(d\) 整除 \(n^2\) 的 \(n\)。
问题 5
求所有定义在实数集上的实值函数,使得 \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) 对所有 \(x,y,u,v\) 都成立。
问题 6
在平面上画出 \(n>2\) 个半径为 \(1\) 的圆,使得没有任何直线与其中两个以上的圆有公共点。它们的圆心分别为 \(O_1,O_2,\cdots,O_n\)。证明 \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4. \]
IMO 2002
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
Пусть \(S\) — множество всех пар \((h,k)\), где \(h,k\) — неотрицательные целые числа, такие что \(h+k<n\). Каждый элемент \(S\) окрашен в красный или синий цвет так, что если \((h,k)\) красный и \(h'\le h,k'\le k\), то \((h',k')\) тоже красный. Подмножество \(S\) первого типа состоит из \(n\) синих элементов с различными первыми координатами, а подмножество \(S\) второго типа — из \(n\) синих элементов с различными вторыми координатами. Докажите, что число подмножеств первого типа равно числу подмножеств второго типа.
Задача 2
\(BC\) — диаметр окружности с центром \(O\). \(A\) — произвольная точка этой окружности, для которой \(\angle AOC > 60^\circ\). \(EF\) — хорда, лежащая на серединном перпендикуляре к \(AO\). \(D\) — середина меньшей дуги \(AB\). Прямая, проходящая через \(O\) параллельно \(AD\), пересекает \(AC\) в точке \(J\). Докажите, что \(J\) — центр вписанной окружности треугольника \(CEF\).
Задача 3
Найдите все пары целых чисел \(m>2,n>2\), для которых существует бесконечно много положительных целых чисел \(k\), таких что \(k^n+k^2-1\) делит \(k^m+k-1\).
Задача 4
Положительные делители целого числа \(n > 1\) суть \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\), так что \(d_1 = 1, d_k = n\). Пусть \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\). Докажите, что \(d < n^2\), и найдите все \(n\), для которых \(d\) делит \(n^2\).
Задача 5
Найдите все функции, определённые на множестве действительных чисел и принимающие действительные значения, такие что \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) для всех \(x,y,u,v\).
Задача 6
На плоскости проведены \(n>2\) окружностей радиуса \(1\) так, что никакая прямая не имеет общих точек более чем с двумя из этих окружностей. Их центры — \(O_1,O_2,\cdots,O_n\). Докажите, что \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4. \]
IMO 2002
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
لتكن \(S\) مجموعة جميع الأزواج \((h,k)\) حيث \(h,k\) عددان صحيحان غير سالبين يحققان \(h+k<n\). يُلوَّن كل عنصر من \(S\) بالأحمر أو بالأزرق، بحيث إذا كان \((h,k)\) أحمر وكان \(h'\le h,k'\le k\)، فإن \((h',k')\) أحمر أيضًا. تتكون المجموعة الجزئية من \(S\) من النوع 1 من \(n\) عناصر زرقاء تختلف مركباتها الأولى، وتتكون المجموعة الجزئية من \(S\) من النوع 2 من \(n\) عناصر زرقاء تختلف مركباتها الثانية. أثبت أن عدد المجموعات الجزئية من النوع 1 يساوي عدد المجموعات الجزئية من النوع 2.
المسألة 2
ليكن \(BC\) قطرًا لدائرة مركزها \(O\). ولتكن \(A\) أي نقطة على الدائرة تحقق \(\angle AOC > 60^\circ\). وليكن \(EF\) الوتر الذي يكون مستقيمه المنصف العمودي للقطعة \(AO\). ولتكن \(D\) منتصف القوس الأصغر \(AB\). يقطع المستقيم المار بـ \(O\) والموازي لـ \(AD\) المستقيم \(AC\) عند \(J\). أثبت أن \(J\) مركز الدائرة الداخلية للمثلث \(CEF\).
المسألة 3
أوجد جميع أزواج الأعداد الصحيحة \(m>2,n>2\) التي يوجد من أجلها عدد لا نهائي من الأعداد الصحيحة الموجبة \(k\) بحيث يقسم \(k^n+k^2-1\) العدد \(k^m+k-1\).
المسألة 4
القواسم الموجبة للعدد الصحيح \(n > 1\) هي \(d_1 < d_2 < \ldots < d_k\)، بحيث \(d_1 = 1, d_k = n\). ليكن \(d = d_1d_2 + d_2d_3 + \cdots + d_{k-1}d_k\). أثبت أن \(d < n^2\)، وأوجد جميع قيم \(n\) التي يقسم من أجلها \(d\) العدد \(n^2\).
المسألة 5
أوجد جميع الدوال المعرَّفة على الأعداد الحقيقية وذات القيم الحقيقية التي تحقق \((f(x)+f(y))((f(u)+f(v))=f(xu-yv)+f(xv+yu)\) لكل \(x,y,u,v\).
المسألة 6
رُسمت في المستوى \(n>2\) دوائر نصف قطر كل منها \(1\)، بحيث لا يلتقي أي مستقيم أكثر من دائرتين منها. مراكزها هي \(O_1,O_2,\cdots,O_n\). أثبت أن \[ \sum_{i<j}1/O_iO_j\le (n-1)\pi/4. \]