IMO 2005
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
Six points are chosen on the sides of an equilateral triangle \(ABC\): \(A_1, A_2\) on \(BC\), \(B_1, B_2\) on \(CA\) and \(C_1, C_2\) on \(AB\), such that they are the vertices of a convex hexagon \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) with equal side lengths. Prove that the lines \(A_1B_2\), \(B_1C_2\) and \(C_1A_2\) are concurrent.
Problem 2
Let \(a_1,a_2,\ldots\) be a sequence of integers with infinitely many positive and negative terms. Suppose that for every positive integer \(n\) the numbers \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) leave \(n\) different remainders upon division by \(n\). Prove that every integer occurs exactly once in the sequence \(a_1,a_2,\ldots\).
Problem 3
Let \(x,y,z\) be three positive reals such that \(xyz\geq 1\). Prove that \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0. \]
Problem 4
Determine all positive integers relatively prime to all the terms of the infinite sequence \[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1. \]
Problem 5
Let \(ABCD\) be a fixed convex quadrilateral with \(BC = DA\) and \(BC\) not parallel with \(DA\). Let two variable points \(E\) and \(F\) lie of the sides \(BC\) and \(DA\), respectively and satisfy \(BE = DF\). The lines \(AC\) and \(BD\) meet at \(P\), the lines \(BD\) and \(EF\) meet at \(Q\), the lines \(EF\) and \(AC\) meet at \(R\).
Prove that the circumcircles of the triangles \(PQR\), as \(E\) and \(F\) vary, have a common point other than \(P\).
Problem 6
In a mathematical competition, in which 6 problems were posed to the participants, every two of these problems were solved by more than \(\frac{2}{5}\) of the contestants. Moreover, no contestant solved all the 6 problems. Show that there are at least 2 contestants who solved exactly 5 problems each.
IMO 2005
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Auf den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks \(ABC\) werden sechs Punkte gewählt: \(A_1, A_2\) auf \(BC\), \(B_1, B_2\) auf \(CA\) und \(C_1, C_2\) auf \(AB\), sodass sie die Eckpunkte eines konvexen Sechsecks \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) mit gleich langen Seiten sind. Beweise, dass sich die Geraden \(A_1B_2\), \(B_1C_2\) und \(C_1A_2\) in einem Punkt schneiden.
Aufgabe 2
Sei \(a_1,a_2,\ldots\) eine Folge ganzer Zahlen mit unendlich vielen positiven und unendlich vielen negativen Gliedern. Für jede positive ganze Zahl \(n\) mögen die Zahlen \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) bei Division durch \(n\) genau \(n\) verschiedene Reste lassen. Beweise, dass jede ganze Zahl genau einmal in der Folge \(a_1,a_2,\ldots\) vorkommt.
Aufgabe 3
Seien \(x,y,z\) drei positive reelle Zahlen mit \(xyz\geq 1\). Beweise, dass \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0. \]
Aufgabe 4
Bestimme alle positiven ganzen Zahlen, die zu jedem Glied der unendlichen Folge \[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1 \] teilerfremd sind.
Aufgabe 5
Sei \(ABCD\) ein festes konvexes Viereck mit \(BC = DA\), wobei \(BC\) nicht parallel zu \(DA\) ist. Zwei veränderliche Punkte \(E\) und \(F\) liegen auf den Seiten \(BC\) beziehungsweise \(DA\) und erfüllen \(BE = DF\). Die Geraden \(AC\) und \(BD\) schneiden sich in \(P\), die Geraden \(BD\) und \(EF\) schneiden sich in \(Q\), und die Geraden \(EF\) und \(AC\) schneiden sich in \(R\).
Beweise, dass die Umkreise der Dreiecke \(PQR\) bei Veränderung von \(E\) und \(F\) einen von \(P\) verschiedenen gemeinsamen Punkt haben.
Aufgabe 6
Bei einem mathematischen Wettbewerb, bei dem den Teilnehmern 6 Aufgaben gestellt wurden, wurden je zwei dieser Aufgaben von mehr als \(\frac{2}{5}\) der Teilnehmer beide gelöst. Außerdem löste kein Teilnehmer alle 6 Aufgaben. Zeige, dass es mindestens 2 Teilnehmer gibt, die jeweils genau 5 Aufgaben lösten.
IMO 2005
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
Bir eşkenar \(ABC\) üçgeninin kenarları üzerinde, \(BC\) üzerinde \(A_1, A_2\), \(CA\) üzerinde \(B_1, B_2\) ve \(AB\) üzerinde \(C_1, C_2\) olmak üzere, kenar uzunlukları eşit olan dışbükey bir \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) altıgeninin köşelerini oluşturacak biçimde altı nokta seçiliyor. \(A_1B_2\), \(B_1C_2\) ve \(C_1A_2\) doğrularının bir noktada kesiştiğini kanıtlayınız.
Soru 2
\(a_1,a_2,\ldots\), sonsuz sayıda pozitif ve sonsuz sayıda negatif terimi olan bir tam sayı dizisi olsun. Her pozitif \(n\) tam sayısı için \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) sayılarının \(n\) ile bölümünden \(n\) farklı kalan elde edildiğini varsayalım. Her tam sayının \(a_1,a_2,\ldots\) dizisinde tam bir kez yer aldığını kanıtlayınız.
Soru 3
\(x,y,z\), \(xyz\geq 1\) koşulunu sağlayan üç pozitif gerçel sayı olsun. \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0 \] eşitsizliğini kanıtlayınız.
Soru 4
\[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1 \] sonsuz dizisinin bütün terimleriyle aralarında asal olan tüm pozitif tam sayıları bulunuz.
Soru 5
\(ABCD\), \(BC = DA\) olan ve \(BC\) ile \(DA\)'nın paralel olmadığı sabit bir dışbükey dörtgen olsun. Sırasıyla \(BC\) ve \(DA\) kenarları üzerinde bulunan değişken \(E\) ve \(F\) noktaları \(BE = DF\) koşulunu sağlasın. \(AC\) ve \(BD\) doğruları \(P\)'de, \(BD\) ve \(EF\) doğruları \(Q\)'da, \(EF\) ve \(AC\) doğruları \(R\)'de kesişsin.
\(E\) ve \(F\) değiştikçe oluşan \(PQR\) üçgenlerinin çevrel çemberlerinin \(P\) dışında ortak bir noktası olduğunu kanıtlayınız.
Soru 6
Katılımcılara 6 sorunun sorulduğu bir matematik yarışmasında, bu sorulardan herhangi ikisini birlikte çözenlerin sayısı, yarışmacıların \(\frac{2}{5}\)'inden fazladır. Ayrıca hiçbir yarışmacı 6 sorunun tamamını çözmemiştir. Her biri tam olarak 5 soru çözmüş en az 2 yarışmacı olduğunu gösteriniz.
IMO 2005
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
Se eligen seis puntos en los lados de un triángulo equilátero \(ABC\): \(A_1, A_2\) en \(BC\), \(B_1, B_2\) en \(CA\) y \(C_1, C_2\) en \(AB\), de modo que sean los vértices de un hexágono convexo \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) cuyos lados tienen la misma longitud. Demostrar que las rectas \(A_1B_2\), \(B_1C_2\) y \(C_1A_2\) son concurrentes.
Problema 2
Sea \(a_1,a_2,\ldots\) una sucesión de números enteros con infinitos términos positivos e infinitos términos negativos. Supongamos que, para todo entero positivo \(n\), los números \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) dejan \(n\) restos distintos al dividirlos entre \(n\). Demostrar que todo número entero aparece exactamente una vez en la sucesión \(a_1,a_2,\ldots\).
Problema 3
Sean \(x,y,z\) tres números reales positivos tales que \(xyz\geq 1\). Demostrar que \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0. \]
Problema 4
Determinar todos los enteros positivos que son primos relativos con cada uno de los términos de la sucesión infinita \[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1. \]
Problema 5
Sea \(ABCD\) un cuadrilátero convexo fijo tal que \(BC = DA\) y \(BC\) no es paralelo a \(DA\). Sean \(E\) y \(F\) dos puntos variables situados en los lados \(BC\) y \(DA\), respectivamente, que satisfacen \(BE = DF\). Las rectas \(AC\) y \(BD\) se cortan en \(P\), las rectas \(BD\) y \(EF\) se cortan en \(Q\), y las rectas \(EF\) y \(AC\) se cortan en \(R\).
Demostrar que las circunferencias circunscritas a los triángulos \(PQR\), al variar \(E\) y \(F\), tienen un punto común distinto de \(P\).
Problema 6
En una competición matemática, en la que se propusieron 6 problemas a los participantes, cada par de problemas fue resuelto por más de \(\frac{2}{5}\) de los concursantes. Además, ningún concursante resolvió los 6 problemas. Demostrar que hay al menos 2 concursantes que resolvieron exactamente 5 problemas cada uno.
IMO 2005
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
在等边三角形 \(ABC\) 的边上选取六个点:\(A_1, A_2\) 在 \(BC\) 上,\(B_1, B_2\) 在 \(CA\) 上,\(C_1, C_2\) 在 \(AB\) 上,使得它们依次为一个各边长相等的凸六边形 \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) 的顶点。证明:直线 \(A_1B_2\)、\(B_1C_2\) 和 \(C_1A_2\) 共点。
问题 2
设 \(a_1,a_2,\ldots\) 是一个整数数列,其中有无穷多个正项和无穷多个负项。假设对每个正整数 \(n\),数 \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) 除以 \(n\) 所得的余数两两不同。证明:每个整数都在数列 \(a_1,a_2,\ldots\) 中恰好出现一次。
问题 3
设 \(x,y,z\) 是三个正实数,满足 \(xyz\geq 1\)。证明 \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0. \]
问题 4
求所有与无穷数列 \[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1. \] 的每一项都互素的正整数。
问题 5
设 \(ABCD\) 是一个固定的凸四边形,满足 \(BC = DA\),且 \(BC\) 与 \(DA\) 不平行。两个动点 \(E\) 和 \(F\) 分别位于边 \(BC\) 和 \(DA\) 上,并满足 \(BE = DF\)。直线 \(AC\) 与 \(BD\) 交于 \(P\),直线 \(BD\) 与 \(EF\) 交于 \(Q\),直线 \(EF\) 与 \(AC\) 交于 \(R\)。
证明:当 \(E\) 和 \(F\) 变动时,三角形 \(PQR\) 的外接圆有一个异于 \(P\) 的公共点。
问题 6
在一次数学竞赛中,参赛者需要解答 6 道题,其中任意两道题都被超过 \(\frac{2}{5}\) 的参赛者同时解出。此外,没有参赛者解出全部 6 道题。证明:至少有 2 名参赛者各自恰好解出 5 道题。
IMO 2005
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
На сторонах равностороннего треугольника \(ABC\) выбраны шесть точек: \(A_1, A_2\) на \(BC\), \(B_1, B_2\) на \(CA\) и \(C_1, C_2\) на \(AB\), так что они являются вершинами выпуклого шестиугольника \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) с равными сторонами. Докажите, что прямые \(A_1B_2\), \(B_1C_2\) и \(C_1A_2\) пересекаются в одной точке.
Задача 2
Пусть \(a_1,a_2,\ldots\) — последовательность целых чисел, содержащая бесконечно много положительных и бесконечно много отрицательных членов. Предположим, что для каждого положительного целого числа \(n\) числа \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) дают \(n\) различных остатков при делении на \(n\). Докажите, что каждое целое число встречается в последовательности \(a_1,a_2,\ldots\) ровно один раз.
Задача 3
Пусть \(x,y,z\) — три положительных действительных числа, для которых \(xyz\geq 1\). Докажите, что \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0. \]
Задача 4
Найдите все положительные целые числа, взаимно простые с каждым членом бесконечной последовательности \[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1. \]
Задача 5
Пусть \(ABCD\) — фиксированный выпуклый четырёхугольник, в котором \(BC = DA\) и \(BC\) не параллельна \(DA\). Две переменные точки \(E\) и \(F\) лежат на сторонах \(BC\) и \(DA\) соответственно и удовлетворяют условию \(BE = DF\). Прямые \(AC\) и \(BD\) пересекаются в точке \(P\), прямые \(BD\) и \(EF\) — в точке \(Q\), прямые \(EF\) и \(AC\) — в точке \(R\).
Докажите, что при изменении положения точек \(E\) и \(F\) окружности, описанные около треугольников \(PQR\), имеют общую точку, отличную от \(P\).
Задача 6
На математической олимпиаде участникам было предложено 6 задач, причём для любых двух из этих задач более \(\frac{2}{5}\) всех участников решили обе задачи. Кроме того, ни один участник не решил все 6 задач. Докажите, что найдутся по крайней мере 2 участника, каждый из которых решил ровно 5 задач.
IMO 2005
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
اختيرت ست نقاط على أضلاع مثلث متساوي الأضلاع \(ABC\): النقطتان \(A_1, A_2\) على \(BC\)، والنقطتان \(B_1, B_2\) على \(CA\)، والنقطتان \(C_1, C_2\) على \(AB\)، بحيث تكون رؤوس سداسي محدب \(A_1A_2B_1B_2C_1C_2\) متساوي الأضلاع. أثبت أن المستقيمات \(A_1B_2\) و\(B_1C_2\) و\(C_1A_2\) تتلاقى في نقطة واحدة.
المسألة 2
لتكن \(a_1,a_2,\ldots\) متتالية من الأعداد الصحيحة تحتوي على عدد لا نهائي من الحدود الموجبة وعدد لا نهائي من الحدود السالبة. افترض أنه لكل عدد صحيح موجب \(n\)، تعطي الأعداد \(a_1,a_2,\ldots,a_n\) عند قسمتها على \(n\) بواقي مختلفة عددها \(n\). أثبت أن كل عدد صحيح يظهر مرة واحدة بالضبط في المتتالية \(a_1,a_2,\ldots\).
المسألة 3
لتكن \(x,y,z\) ثلاثة أعداد حقيقية موجبة بحيث \(xyz\geq 1\). أثبت أن \[ \frac{x^5-x^2}{x^5+y^2+z^2} +\frac{y^5-y^2}{x^2+y^5+z^2} +\frac{z^5-z^2}{x^2+y^2+z^5}\geq 0. \]
المسألة 4
أوجد جميع الأعداد الصحيحة الموجبة الأولية نسبيًا مع كل حد من حدود المتتالية اللانهائية \[ a_n=2^n+3^n+6^n-1,\quad n\geq 1. \]
المسألة 5
ليكن \(ABCD\) رباعيًا محدبًا ثابتًا بحيث \(BC = DA\) و\(BC\) غير موازٍ لـ \(DA\). ولتكن \(E\) و\(F\) نقطتين متغيرتين تقعان على الضلعين \(BC\) و\(DA\)، على الترتيب، وتحققان \(BE = DF\). يتقاطع المستقيمان \(AC\) و\(BD\) في \(P\)، والمستقيمان \(BD\) و\(EF\) في \(Q\)، والمستقيمان \(EF\) و\(AC\) في \(R\).
أثبت أن الدوائر المحيطة بالمثلثات \(PQR\)، عند تغير \(E\) و\(F\)، لها نقطة مشتركة غير \(P\).
المسألة 6
في مسابقة رياضية طُرحت فيها 6 مسائل على المشاركين، حلّ كل مسألتين من هذه المسائل أكثر من \(\frac{2}{5}\) المتسابقين. فضلًا عن ذلك، لم يحلّ أي متسابق المسائل الست جميعها. أثبت وجود متسابقين اثنين على الأقل حلّ كل منهما 5 مسائل بالضبط.