IMO 2004
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
Let \(ABC\) be an acute-angled triangle with \(AB\neq AC\). The circle with diameter \(BC\) intersects the sides \(AB\) and \(AC\) at \(M\) and \(N\) respectively. Denote by \(O\) the midpoint of the side \(BC\). The bisectors of the angles \(\angle BAC\) and \(\angle MON\) intersect at \(R\). Prove that the circumcircles of the triangles \(BMR\) and \(CNR\) have a common point lying on the side \(BC\).
Problem 2
Find all polynomials \(f\) with real coefficients such that for all reals \(a,b,c\) such that \(ab+bc+ca=0\) we have the following relations \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
Problem 3
Define a ”hook” to be a figure made up of six unit squares as shown below in the picture, or any of the figures obtained by applying rotations and reflections to this figure.
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘Determine all \(m\times n\) rectangles that can be covered without gaps and without overlaps with hooks such that
- the rectangle is covered without gaps and without overlaps
- no part of a hook covers area outside the rectagle.
Problem 4
Let \(n \geq 3\) be an integer. Let \(t_1,t_2,\ldots,t_n\) be positive real numbers such that \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right). \] Show that \(t_i,t_j,t_k\) are side lengths of a triangle for all \(i,j,k\) with \(1\leq i<j<k\leq n\).
Problem 5
In a convex quadrilateral \(ABCD\) the diagonal \(BD\) does not bisect the angles \(ABC\) and \(CDA\). The point \(P\) lies inside \(ABCD\) and satisfies \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{and}\quad \angle PDC=\angle BDA. \] Prove that \(ABCD\) is a cyclic quadrilateral if and only if \(AP=CP\).
Problem 6
We call a positive integer alternating if every two consecutive digits in its decimal representation are of different parity.
Find all positive integers \(n\) such that \(n\) has a multiple which is alternating.
IMO 2004
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Sei \(ABC\) ein spitzwinkliges Dreieck mit \(AB\neq AC\). Der Kreis mit dem Durchmesser \(BC\) schneidet die Seiten \(AB\) und \(AC\) in \(M\) bzw. \(N\). Mit \(O\) sei der Mittelpunkt der Seite \(BC\) bezeichnet. Die Winkelhalbierenden der Winkel \(\angle BAC\) und \(\angle MON\) schneiden sich in \(R\). Beweise, dass die Umkreise der Dreiecke \(BMR\) und \(CNR\) einen gemeinsamen Punkt auf der Seite \(BC\) haben.
Aufgabe 2
Bestimme alle Polynome \(f\) mit reellen Koeffizienten, für die für alle reellen Zahlen \(a,b,c\) mit \(ab+bc+ca=0\) die folgende Beziehung gilt: \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
Aufgabe 3
Als „Haken“ bezeichnen wir eine Figur aus sechs Einheitsquadraten wie in der folgenden Abbildung sowie jede Figur, die daraus durch Drehungen und Spiegelungen entsteht.
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘Bestimme alle \(m\times n\)-Rechtecke, die sich lückenlos und ohne Überlappungen mit Haken überdecken lassen, sodass
- das Rechteck lückenlos und ohne Überlappungen überdeckt wird,
- kein Teil eines Hakens eine Fläche außerhalb des Rechtecks überdeckt.
Aufgabe 4
Sei \(n \geq 3\) eine ganze Zahl. Seien \(t_1,t_2,\ldots,t_n\) positive reelle Zahlen mit \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right). \] Zeige, dass \(t_i,t_j,t_k\) für alle \(i,j,k\) mit \(1\leq i<j<k\leq n\) Seitenlängen eines Dreiecks sind.
Aufgabe 5
In einem konvexen Viereck \(ABCD\) halbiert die Diagonale \(BD\) weder den Winkel \(ABC\) noch den Winkel \(CDA\). Der Punkt \(P\) liegt im Inneren von \(ABCD\) und erfüllt \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{und}\quad \angle PDC=\angle BDA. \] Beweise, dass \(ABCD\) genau dann ein Sehnenviereck ist, wenn \(AP=CP\) gilt.
Aufgabe 6
Wir nennen eine positive ganze Zahl alternierend, wenn je zwei aufeinanderfolgende Ziffern ihrer Dezimaldarstellung unterschiedliche Parität haben.
Bestimme alle positiven ganzen Zahlen \(n\), für die \(n\) ein alternierendes Vielfaches besitzt.
IMO 2004
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
\(ABC\), \(AB\neq AC\) olan dar açılı bir üçgen olsun. Çapı \(BC\) olan çember, \(AB\) ve \(AC\) kenarlarını sırasıyla \(M\) ve \(N\) noktalarında kesmektedir. \(BC\) kenarının orta noktası \(O\) olsun. \(\angle BAC\) ve \(\angle MON\) açılarının açıortayları \(R\) noktasında kesişmektedir. \(BMR\) ve \(CNR\) üçgenlerinin çevrel çemberlerinin \(BC\) kenarı üzerinde ortak bir noktası olduğunu kanıtlayınız.
Soru 2
\(ab+bc+ca=0\) koşulunu sağlayan tüm \(a,b,c\) gerçel sayıları için aşağıdaki bağıntıyı sağlayan, gerçel katsayılı tüm \(f\) polinomlarını bulunuz: \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
Soru 3
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi altı birim kareden oluşan şekle veya bu şeklin dönme ve yansımalarla elde edilen herhangi bir görüntüsüne “kanca” diyelim.
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘Kancalarla, boşluk bırakılmadan ve üst üste binme olmadan, aşağıdaki koşullar sağlanacak biçimde kaplanabilen tüm \(m\times n\) dikdörtgenleri belirleyiniz:
- dikdörtgen boşluk bırakılmadan ve üst üste binme olmadan kaplanmalıdır;
- hiçbir kancanın herhangi bir kısmı dikdörtgenin dışındaki bir alanı kaplamamalıdır.
Soru 4
\(n \geq 3\) bir tam sayı olsun. \(t_1,t_2,\ldots,t_n\), \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right) \] eşitsizliğini sağlayan pozitif gerçel sayılar olsun. \(1\leq i<j<k\leq n\) koşulunu sağlayan tüm \(i,j,k\) için \(t_i,t_j,t_k\)'nın bir üçgenin kenar uzunlukları olduğunu gösteriniz.
Soru 5
Bir dışbükey \(ABCD\) dörtgeninde \(BD\) köşegeni, \(ABC\) ve \(CDA\) açılarının hiçbirinin açıortayı değildir. \(P\) noktası \(ABCD\)'nin içinde yer almakta ve \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{ve}\quad \angle PDC=\angle BDA \] eşitliklerini sağlamaktadır. \(ABCD\)'nin bir kirişler dörtgeni olması için gerek ve yeter koşulun \(AP=CP\) olduğunu kanıtlayınız.
Soru 6
Onluk gösterimindeki ardışık her iki rakamın biri tek, diğeri çift olan bir pozitif tam sayıya alternanslı diyelim.
Alternanslı bir katı bulunan tüm pozitif \(n\) tam sayılarını bulunuz.
IMO 2004
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
Sea \(ABC\) un triángulo acutángulo con \(AB\neq AC\). La circunferencia de diámetro \(BC\) corta los lados \(AB\) y \(AC\) en \(M\) y \(N\), respectivamente. Denotemos por \(O\) el punto medio del lado \(BC\). Las bisectrices de los ángulos \(\angle BAC\) y \(\angle MON\) se cortan en \(R\). Demuestre que las circunferencias circunscritas a los triángulos \(BMR\) y \(CNR\) tienen un punto común situado en el lado \(BC\).
Problema 2
Halle todos los polinomios \(f\) con coeficientes reales tales que, para todos los números reales \(a,b,c\) que satisfacen \(ab+bc+ca=0\), se cumple la siguiente relación \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
Problema 3
Se define un «gancho» como una figura formada por seis cuadrados de lado unidad, tal como se muestra en la siguiente imagen, o cualquiera de las figuras obtenidas al aplicar giros y reflexiones a esta figura.
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘Determine todos los rectángulos de dimensiones \(m\times n\) que se pueden recubrir sin huecos ni solapamientos con ganchos de manera que
- el rectángulo quede recubierto sin huecos ni solapamientos
- ninguna parte de un gancho cubra una región exterior al rectángulo.
Problema 4
Sea \(n \geq 3\) un entero. Sean \(t_1,t_2,\ldots,t_n\) números reales positivos tales que \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right). \] Demuestre que \(t_i,t_j,t_k\) son las longitudes de los lados de un triángulo para todos los \(i,j,k\) con \(1\leq i<j<k\leq n\).
Problema 5
En un cuadrilátero convexo \(ABCD\), la diagonal \(BD\) no biseca ninguno de los ángulos \(ABC\) y \(CDA\). El punto \(P\) está en el interior de \(ABCD\) y satisface \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{y}\quad \angle PDC=\angle BDA. \] Demuestre que \(ABCD\) es un cuadrilátero cíclico si y solo si \(AP=CP\).
Problema 6
Llamamos alternante a un entero positivo si cada dos cifras consecutivas de su representación decimal tienen distinta paridad.
Halle todos los enteros positivos \(n\) tales que \(n\) tenga un múltiplo alternante.
IMO 2004
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
设 \(ABC\) 是一个锐角三角形,且 \(AB\neq AC\)。以 \(BC\) 为直径的圆分别与边 \(AB\)、\(AC\) 相交于 \(M\)、\(N\)。记 \(O\) 为边 \(BC\) 的中点。\(\angle BAC\) 与 \(\angle MON\) 的角平分线相交于 \(R\)。证明:三角形 \(BMR\) 与 \(CNR\) 的外接圆有一个公共点位于边 \(BC\) 上。
问题 2
求所有实系数多项式 \(f\),使得对任意满足 \(ab+bc+ca=0\) 的实数 \(a,b,c\),都有如下等式 \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
问题 3
将下图所示的由六个单位正方形组成的图形,以及将此图形旋转或翻折所得的任何图形,称为“钩形”。
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘求所有能够用钩形无缝隙、无重叠地覆盖的 \(m\times n\) 矩形,并满足
- 矩形被无缝隙、无重叠地覆盖;
- 任何钩形的任何部分都不超出矩形。
问题 4
设 \(n \geq 3\) 为整数。设 \(t_1,t_2,\ldots,t_n\) 为满足下式的正实数: \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right). \] 证明:对所有满足 \(1\leq i<j<k\leq n\) 的 \(i,j,k\),\(t_i,t_j,t_k\) 都能作为一个三角形的三边长。
问题 5
在凸四边形 \(ABCD\) 中,对角线 \(BD\) 既不平分角 \(ABC\),也不平分角 \(CDA\)。点 \(P\) 位于 \(ABCD\) 内部,并满足 \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{且}\quad \angle PDC=\angle BDA. \] 证明:\(ABCD\) 为圆内接四边形,当且仅当 \(AP=CP\)。
问题 6
如果一个正整数的十进制表示中每两个相邻数字的奇偶性都不同,就称它为交替数。
求所有正整数 \(n\),使得 \(n\) 有一个倍数是交替数。
IMO 2004
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
Пусть \(ABC\) — остроугольный треугольник, в котором \(AB\neq AC\). Окружность с диаметром \(BC\) пересекает стороны \(AB\) и \(AC\) в точках \(M\) и \(N\) соответственно. Обозначим через \(O\) середину стороны \(BC\). Биссектрисы углов \(\angle BAC\) и \(\angle MON\) пересекаются в точке \(R\). Докажите, что окружности, описанные около треугольников \(BMR\) и \(CNR\), имеют общую точку, лежащую на стороне \(BC\).
Задача 2
Найдите все многочлены \(f\) с действительными коэффициентами, для которых при любых действительных \(a,b,c\), удовлетворяющих условию \(ab+bc+ca=0\), выполняется равенство \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
Задача 3
Назовём «крючком» фигуру, состоящую из шести единичных квадратов и изображённую ниже, а также любую фигуру, полученную из неё поворотами и отражениями.
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘Определите все прямоугольники \(m\times n\), которые можно покрыть крючками без пропусков и наложений так, чтобы
- прямоугольник был покрыт без пропусков и наложений;
- ни одна часть крючка не выходила за пределы прямоугольника.
Задача 4
Пусть \(n \geq 3\) — целое число. Пусть \(t_1,t_2,\ldots,t_n\) — положительные действительные числа, для которых \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right). \] Докажите, что \(t_i,t_j,t_k\) являются длинами сторон треугольника для любых \(i,j,k\), удовлетворяющих \(1\leq i<j<k\leq n\).
Задача 5
В выпуклом четырёхугольнике \(ABCD\) диагональ \(BD\) не является биссектрисой ни угла \(ABC\), ни угла \(CDA\). Точка \(P\) лежит внутри \(ABCD\) и удовлетворяет условиям \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{и}\quad \angle PDC=\angle BDA. \] Докажите, что четырёхугольник \(ABCD\) является вписанным тогда и только тогда, когда \(AP=CP\).
Задача 6
Назовём положительное целое число чередующимся, если любые две соседние цифры в его десятичной записи имеют разную чётность.
Найдите все положительные целые числа \(n\), имеющие чередующееся кратное.
IMO 2004
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
ليكن \(ABC\) مثلثًا حاد الزوايا فيه \(AB\neq AC\). تقطع الدائرة التي قطرها \(BC\) الضلعين \(AB\) و\(AC\) في \(M\) و\(N\) على الترتيب. نرمز بـ \(O\) إلى منتصف الضلع \(BC\). يتقاطع منصفا الزاويتين \(\angle BAC\) و\(\angle MON\) في \(R\). أثبت أن الدائرتين المحيطتين بالمثلثين \(BMR\) و\(CNR\) لهما نقطة مشتركة تقع على الضلع \(BC\).
المسألة 2
أوجد جميع كثيرات الحدود \(f\) ذات المعاملات الحقيقية بحيث تتحقق العلاقة الآتية لكل أعداد حقيقية \(a,b,c\) تحقق \(ab+bc+ca=0\) \[ f(a-b)+f(b-c)+f(c-a)=2f(a+b+c). \]
المسألة 3
نعرّف «الخطاف» بأنه شكل مؤلف من ستة مربعات وحدة كما هو مبين في الرسم أدناه، أو أي شكل ينتج عن تطبيق دورانات وانعكاسات على هذا الشكل.
┌───┬───┬───┐ │ │ │ │ ├───┼───┼───┤ │ │ │ │ ├───┤ └───┘ │ │ └───┘حدد جميع المستطيلات \(m\times n\) التي يمكن تغطيتها بخطافات دون فجوات ودون تداخل بحيث
- يُغطّى المستطيل دون فجوات ودون تداخل
- لا يغطي أي جزء من خطاف مساحة خارج المستطيل.
المسألة 4
ليكن \(n \geq 3\) عددًا صحيحًا. ولتكن \(t_1,t_2,\ldots,t_n\) أعدادًا حقيقية موجبة تحقق \[ n^2+1>(t_1+t_2+\ldots+t_n) \left(\frac1{t_1}+\frac1{t_2}+\ldots+\frac1{t_n}\right). \] أثبت أن \(t_i,t_j,t_k\) أطوال أضلاع مثلث لكل \(i,j,k\) تحقق \(1\leq i<j<k\leq n\).
المسألة 5
في رباعي محدب \(ABCD\)، لا ينصف القطر \(BD\) أيًا من الزاويتين \(ABC\) و\(CDA\). تقع النقطة \(P\) داخل \(ABCD\) وتحقق \[ \angle PBC=\angle DBA \quad\text{و}\quad \angle PDC=\angle BDA. \] أثبت أن \(ABCD\) رباعي دائري إذا وفقط إذا كان \(AP=CP\).
المسألة 6
نسمي عددًا صحيحًا موجبًا متناوبًا إذا كان كل رقمين متتاليين في تمثيله العشري مختلفين في الزوجية.
أوجد جميع الأعداد الصحيحة الموجبة \(n\) التي لها مضاعف متناوب.