IMO 2016
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
Triangle \(BCF\) has a right angle at \(B\). Let \(A\) be the point on line \(CF\) such that \(FA = FB\) and \(F\) lies between \(A\) and \(C\). Point \(D\) is chosen such that \(DA = DC\) and \(AC\) is the bisector of \(\angle DAB\). Point \(E\) is chosen such that \(EA = ED\) and \(AD\) is the bisector of \(\angle EAC\). Let \(M\) be the midpoint of \(CF\). Let \(X\) be the point such that \(AMXE\) is a parallelogram (where \(AM \parallel EX\) and \(AE \parallel MX\)). Prove that lines \(BD\), \(FX\), and \(ME\) are concurrent.
Problem 2
Find all positive integers \(n\) for which each cell of an \(n\times n\) table can be filled with one of the letters \(I\), \(M\) and \(O\) in such a way that:
- in each row and each column, one third of the entries are \(I\), one third are \(M\) and one third are \(O\); and
- in any diagonal, if the number of entries on the diagonal is a multiple of three, then one third of the entries are \(I\), one third are \(M\) and one third are \(O\).
Note: The rows and columns of an \(n\times n\) table are each labelled \(1\) to \(n\) in a natural order. Thus each cell corresponds to a pair of positive integers \((i,j)\) with \(1\le i,j\le n\). For \(n>1\), the table has \(4n-2\) diagonals of two types. A diagonal of the first type consists of all cells \((i,j)\) for which \(i+j\) is constant, and a diagonal of the second type consists of all cells \((i,j)\) for which \(i-j\) is constant.
Problem 3
Let \(P=A_1A_2\ldots A_k\) be a convex polygon in the plane. The vertices \(A_1, A_2, \ldots, A_k\) have integral coordinates and lie on a circle. Let \(S\) be the area of \(P\). An odd positive integer \(n\) is given such that the squares of the side lengths of \(P\) are integers divisible by \(n\). Prove that \(2S\) is an integer divisible by \(n\).
Problem 4
A set of positive integers is called fragrant if it contains at least two elements and each of its elements has a prime factor in common with at least one of the other elements. Let \(P(n)=n^2+n+1\). What is the least possible value of the positive integer \(b\) such that there exists a non-negative integer \(a\) for which the set \[ \{P(a+1),P(a+2),\ldots,P(a+b)\} \] is fragrant?
Problem 5
The equation \[ (x-1)(x-2)\cdots(x-2016)=(x-1)(x-2)\cdots(x-2016) \] is written on the board, with 2016 linear factors on each side. What is the least possible value of \(k\) for which it is possible to erase exactly \(k\) of these \(4032\) linear factors so that at least one factor remains on each side and the resulting equation has no real solutions?
Problem 6
There are \(n \ge 2\) line segments in the plane such that every two segments cross, and no three segments meet at a point. Geoff has to choose an endpoint of each segment and place a frog on it, facing the other endpoint. Then he will clap his hands \(n-1\) times. Every time he claps, each frog will immediately jump forward to the next intersection point on its segment. Frogs never change the direction of their jumps. Geoff wishes to place the frogs in such a way that no two of them will ever occupy the same intersection point at the same time.
(a) Prove that Geoff can always fulfil his wish if \(n\) is odd.
(b) Prove that Geoff can never fulfil his wish if \(n\) is even.
IMO 2016
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Das Dreieck \(BCF\) habe einen rechten Winkel in \(B\). Es sei \(A\) der Punkt auf der Geraden \(CF\), für den \(FA = FB\) gilt und \(F\) zwischen \(A\) und \(C\) liegt. Der Punkt \(D\) sei so gewählt, dass \(DA = DC\) gilt und \(AC\) den Winkel \(\angle DAB\) halbiert. Der Punkt \(E\) sei so gewählt, dass \(EA = ED\) gilt und \(AD\) den Winkel \(\angle EAC\) halbiert. Es sei \(M\) der Mittelpunkt von \(CF\). Ferner sei \(X\) derjenige Punkt, für den \(AMXE\) ein Parallelogramm (mit \(AM \parallel EX\) und \(AE \parallel MX\)) ist.
Man beweise, dass sich \(BD\), \(FX\) und \(ME\) in einem Punkt schneiden.
Aufgabe 2
Bestimme alle positiven ganzen Zahlen \(n\), für die jedes Feld einer \(n \times n\) Tabelle so mit einem der Buchstaben \(I\), \(M\) und \(O\) gefüllt werden kann, dass:
- in jeder Zeile und in jeder Spalte ein Drittel der Einträge \(I\), ein Drittel \(M\) und ein Drittel \(O\) sind, und
- in jeder Diagonale, in der die Anzahl der Einträge ein Vielfaches von drei ist, ein Drittel der Einträge \(I\), ein Drittel \(M\) und ein Drittel \(O\) sind.
Bemerkung: Die Zeilen und Spalten der \(n \times n\) Tabelle sind in üblicher Reihenfolge von \(1\) bis \(n\) nummeriert. Damit entspricht jedes Feld einem Paar positiver ganzer Zahlen \((i,j)\) mit \(1 \le i,j \le n\). Für \(n > 1\) hat die Tabelle \(4n - 2\) Diagonalen, die sich in zwei Arten aufteilen. Eine Diagonale der ersten Art besteht aus allen Feldern \((i,j)\), für die \(i+j\) eine Konstante ist. Eine Diagonale der zweiten Art besteht aus allen Feldern \((i,j)\), für die \(i-j\) eine Konstante ist.
Aufgabe 3
Es sei \(P = A_1A_2\ldots A_k\) ein ebenes konvexes Vieleck. Die Eckpunkte \(A_1, A_2, \ldots, A_k\) haben ganzzahlige Koordinaten und liegen auf einem Kreis. Es sei \(S\) der Flächeninhalt von \(P\). Ferner sei eine ungerade positive ganze Zahl \(n\) gegeben, sodass die Quadrate der Seitenlängen von \(P\) durch \(n\) teilbare ganze Zahlen sind.
Man beweise, dass \(2S\) eine durch \(n\) teilbare ganze Zahl ist.
Aufgabe 4
Eine Menge von positiven ganzen Zahlen heiße duftend, wenn sie mindestens zwei Elemente enthält und jedes ihrer Elemente mit wenigstens einem anderen ihrer Elemente mindestens einen Primfaktor gemeinsam hat. Es sei \(P(n) = n^2 + n + 1\). Man bestimme die kleinstmögliche positive ganze Zahl \(b\), für die eine nicht-negative ganze Zahl \(a\) existiert, sodass die Menge \[ \{P(a+1),P(a+2),\ldots,P(a+b)\} \] duftend ist.
Aufgabe 5
Die Gleichung \[ (x-1)(x-2)\cdots(x-2016)=(x-1)(x-2)\cdots(x-2016), \] mit 2016 Linearfaktoren auf jeder Seite, steht auf einer Tafel. Man bestimme das kleinstmögliche \(k\), für das genau \(k\) dieser 4032 Linearfaktoren gelöscht werden können, sodass auf jeder Seite mindestens ein Linearfaktor verbleibt und die entstandene Gleichung keine reelle Lösung besitzt.
Aufgabe 6
In der Ebene seien \(n \ge 2\) Strecken so gegeben, dass sich je zwei Strecken kreuzen und keine drei durch einen gemeinsamen Punkt verlaufen. Lisa soll von jeder Strecke einen ihrer Endpunkte auswählen und dort einen Frosch so hinsetzen, dass er zum anderen Endpunkt blickt. Dann wird sie \(n-1\) mal in die Hände klatschen. Jedes Mal, wenn sie klatscht, springt jeder Frosch sofort vorwärts auf den nächsten Schnittpunkt auf seiner Strecke. Die Frösche wechseln nie die Sprungrichtung. Lisa möchte die Frösche so hinsetzen, dass sich niemals zwei Frösche gleichzeitig auf dem gleichen Schnittpunkt befinden.
(a) Man beweise, dass Lisa dies immer erreichen kann, wenn \(n\) ungerade ist.
(b) Man beweise, dass Lisa dies niemals erreichen kann, wenn \(n\) gerade ist.
IMO 2016
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
Bir \(BCF\) üçgeninin \(B\) açısı diktir. \(CF\) doğrusu üzerinde bir \(A\) noktası, \(|FA| = |FB|\) olacak ve \(F\) noktası \(A\) ile \(C\) arasında kalacak şekilde seçiliyor. \(D\) noktası, \(|DA| = |DC|\) olacak ve \(\angle DAB\) nin açıortayı \(AC\) olacak şekilde seçiliyor. \(E\) noktası, \(|EA| = |ED|\) olacak ve \(\angle EAC\) nin açıortayı \(AD\) olacak şekilde seçiliyor. \([CF]\) nin orta noktası \(M\) olsun. \(X\) noktası, \(AMXE\) bir paralelkenar (\(AM \parallel EX\) ve \(AE \parallel MX\)) olacak şekilde seçiliyor. \(BD\), \(FX\), ve \(ME\) doğrularının noktadaş olduklarını gösteriniz.
Soru 2
\(n\) bir pozitif tam sayı olmak üzere, \(n\times n\) lik bir satranç tahtasının her birim karesine \(I\), \(M\) ve \(O\) harflerinden biri
- her satırda ve her sütunda, harflerin üçte biri \(I\), üçte biri \(M\) ve üçte biri \(O\) dur;
- üzerindeki birim kare sayısı 3 ün katı olan her köşegende, harflerin üçte biri \(I\), üçte biri \(M\) ve üçte biri \(O\) dur.
şartlarına uygun olarak yazılabiliyorsa, \(n\) nin alabileceği tüm değerleri bulunuz.
Not: \(n\times n\) lik satranç tahtasının satırları ve sütunları doğal şekilde 1 den \(n\) ye numaralandırılırsa, her birim kareye \(1\le i,j\le n\) olacak şekilde bir \((i,j)\) ikilisi karşılık gelir. \(n>1\) için, satranç tahtasının şöyle iki türde toplam \(4n-2\) köşegeni vardır: birinci tür her bir köşegen, \(i+j\) belli bir sabite eşit olacak şekildeki tüm \((i,j)\) birim karelerinden, ikinci tür her bir köşegen ise \(i-j\) belli bir sabite eşit olacak şekildeki tüm \((i,j)\) birim karelerinden oluşur.
Soru 3
\(P=A_1A_2\ldots A_k\) koordinat düzleminde bir dışbükey çokgen olsun. \(A_1,A_2,\ldots,A_k\) köşeleri tam sayı koordinatlıdır ve hepsi bir çember üzerindedir. \(P\) nin alanı \(S\) olsun. \(P\) nin kenar uzunluklarının her birinin karesini tam bölen bir \(n\) tek pozitif tam sayısı veriliyor. \(2S\) nin \(n\) ile tam bölünen bir tam sayı olduğunu gösteriniz.
Soru 4
Pozitif tam sayılardan oluşan en az iki elemanlı bir kümede her eleman en az bir diğer elemanla ortak asal bölene sahipse, bu kümeye mis gibi diyelim. \(P(n)=n^2+n+1\) olsun. \(b\) bir pozitif tam sayı olmak üzere \[ \{P(a+1),P(a+2),\ldots,P(a+b)\} \] kümesi mis gibi olacak şekilde bir \(a\) negatif olmayan tam sayısı bulunuyorsa, \(b\) nin alabileceği en küçük değer nedir?
Soru 5
Tahtaya \[ (x-1)(x-2)\cdots(x-2016)=(x-1)(x-2)\cdots(x-2016) \] denklemi yazılmıştır (denklemin her iki tarafında 2016 şar lineer çarpan bulunuyor). Bu 4032 lineer çarpandan tam olarak \(k\) tanesi, her iki tarafta en az birer çarpan kalacak ve geriye kalan denklemin hiç reel çözümü olmayacak şekilde silinebiliyorsa \(k\) nin alabileceği en küçük değer nedir?
Soru 6
Düzlemde verilen \(n\ge 2\) adet doğru parçasının herhangi ikisi iç noktalarda kesişiyor ve herhangi üçü noktadaş değildir. Aslı her doğru parçasının bir ucunu seçip oraya bir kurbağayı, yüzü diğer uca dönük olarak, yerleştirecektir. Daha sonra \(n-1\) defa el çırpacaktır. Elini her çırptığında, kurbağaların her biri hemen ileri atlayıp kendi doğru parçası üzerindeki bir sonraki kesişim noktasına konacaktır. Bu kurbağalar atlama yönlerini hiç bir zaman değiştirmezler. Aslı bu kurbağaları, herhangi iki kurbağa asla aynı anda aynı kesişim noktasında buluşmayacak şekilde yerleştirmek istiyor.
Doğru parçaları, şartlara uygun olarak nasıl verilmiş olursa olsun,
(a) \(n\) tekse, Aslı’nın amacına ulaşabileceğini gösteriniz.
(b) \(n\) çiftse, Aslı’nın amacına ulaşamayacağını gösteriniz.
IMO 2016
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
El triángulo \(BCF\) es rectángulo en \(B\). Sea \(A\) el punto de la recta \(CF\) tal que \(FA = FB\) y \(F\) está entre \(A\) y \(C\). Se elige el punto \(D\) de modo que \(DA = DC\) y \(AC\) es bisectriz del ángulo \(\angle DAB\). Se elige el punto \(E\) de modo que \(EA = ED\) y \(AD\) es bisectriz del ángulo \(\angle EAC\). Sea \(M\) el punto medio de \(CF\). Sea \(X\) el punto tal que \(AMXE\) es un paralelogramo (con \(AM \parallel EX\) y \(AE \parallel MX\)). Demostrar que las rectas \(BD\), \(FX\), y \(ME\) son concurrentes.
Problema 2
Hallar todos los enteros positivos \(n\) para los que en cada casilla de un tablero \(n \times n\) se puede escribir una de las letras \(I\), \(M\) y \(O\) de manera que:
- en cada fila y en cada columna, un tercio de las casillas tiene \(I\), un tercio tiene \(M\) y un tercio tiene \(O\); y
- en cualquier línea diagonal compuesta por un número de casillas divisible por \(3\), exactamente un tercio de las casillas tienen \(I\), un tercio tiene \(M\) y un tercio tiene \(O\).
Nota: Las filas y las columnas del tablero \(n \times n\) se numeran desde \(1\) hasta \(n\), en su orden natural. Así, cada casilla corresponde a un par de enteros positivos \((i,j)\) con \(1 \le i,j \le n\). Para \(n > 1\), el tablero tiene \(4n - 2\) líneas diagonales de dos tipos. Una línea diagonal del primer tipo se compone de todas las casillas \((i,j)\) para las que \(i + j\) es una constante, mientras que una línea diagonal del segundo tipo se compone de todas las casillas \((i,j)\) para las que \(i - j\) es una constante.
Problema 3
Sea \(P = A_1A_2\ldots A_k\) un polígono convexo en el plano. Los vértices \(A_1, A_2, \ldots, A_k\) tienen coordenadas enteras y se encuentran sobre una circunferencia. Sea \(S\) el área de \(P\). Sea \(n\) un entero positivo impar tal que los cuadrados de las longitudes de los lados de \(P\) son todos números enteros divisibles por \(n\). Demostrar que \(2S\) es un entero divisible por \(n\).
Problema 4
Un conjunto de números enteros positivos se llama fragante si contiene al menos dos elementos, y cada uno de sus elementos tiene algún factor primo en común con al menos uno de los elementos restantes. Sea \(P(n) = n^2 + n + 1\). Determinar el menor número entero positivo \(b\) para el cual existe algún número entero no negativo \(a\) tal que el conjunto \[ \{P(a + 1), P(a + 2), \ldots, P(a + b)\} \] es fragante.
Problema 5
En la pizarra está escrita la ecuación \[ (x - 1)(x - 2)\cdots(x - 2016) = (x - 1)(x - 2)\cdots(x - 2016) \] que tiene 2016 factores lineales en cada lado. Determinar el menor valor posible de \(k\) para el cual pueden borrarse exactamente \(k\) de estos 4032 factores lineales, de modo que al menos quede un factor en cada lado y la ecuación que resulte no tenga soluciones reales.
Problema 6
Se tienen \(n \ge 2\) segmentos en el plano tales que cada par de segmentos se intersecan en un punto interior a ambos, y no hay tres segmentos que tengan un punto en común. Mafalda debe elegir uno de los extremos de cada segmento y colocar sobre él una rana mirando hacia el otro extremo. Luego silbará \(n - 1\) veces. En cada silbido, cada rana saltará inmediatamente hacia adelante hasta el siguiente punto de intersección sobre su segmento. Las ranas nunca cambian las direcciones de sus saltos. Mafalda quiere colocar a las ranas de tal forma que nunca dos de ellas ocupen al mismo tiempo el mismo punto de intersección.
(a) Demostrar que si \(n\) es impar, Mafalda siempre puede lograr su objetivo.
(b) Demostrar que si \(n\) es par, Mafalda nunca logrará su objetivo.
IMO 2016
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
已知三角形\(BCF\)中, 角\(B\)是直角. 在直线\(CF\)上取点\(A\), 使得\(FA = FB\), 且\(F\)在点\(A\)和\(C\)之间. 取点\(D\), 使得\(DA = DC\), 且\(AC\)是\(\angle DAB\)的内角平分线. 取点\(E\), 使得\(EA = ED\), 且\(AD\)是\(\angle EAC\)的内角平分线. 设\(M\)是线段\(CF\)的中点. 取点\(X\)使得\(AMXE\)是一个平行四边形(这里 \(AM\parallel EX\), \(AE\parallel MX\)).
证明: 直线\(BD\), \(FX\)和\(ME\)三线共点.
问题 2
确定所有正整数\(n\), 使得可在一张\(n\times n\)方格表的每一小方格中填入字母\(I,M,O\)之一, 满足下列条件:
- 在每一行及每一列中, 恰有三分之一的小方格填入字母\(I\), 三分之一的小方格填入字母\(M\), 三分之一的小方格填入字母\(O\); 并且
- 在每条对角线上, 若该对角线上的小方格个数是三的倍数, 则恰有三分之一的小方格填入字母\(I\), 三分之一的小方格填入字母\(M\), 三分之一的小方格填入字母\(O\).
注: 一张\(n\times n\)方格表的行与列按自然的顺序标记为\(1\)至\(n\). 由此每个小方格对应于一个正整数对\((i,j)\), 其中\(1\le i,j\le n\). 对\(n>1\), 这张方格表有两类共计\(4n-2\)条对角线. 一条第一类对角线是由\(i+j\)是某个常数的所有小方格\((i,j)\)构成, 一条第二类对角线是由\(i-j\)是某个常数的所有小方格\((i,j)\)构成.
问题 3
设\(P=A_1A_2\cdots A_k\)是平面上的一个凸多边形. 顶点\(A_1,A_2,\cdots,A_k\)的纵横坐标均为整数, 且都在一个圆上. \(P\)的面积记为\(S\). 设\(n\)是一个正奇数, 满足\(P\)的每条边长度的平方是被\(n\)整除的整数.
证明: \(2S\)是整数, 且被\(n\)整除.
问题 4
一个由正整数构成的集合称为芳香集, 若它至少有两个元素, 且其中每个元素都与其它元素中的至少一个元素有公共的素因子. 设\(P(n)=n^2+n+1\). 试问: 正整数\(b\)最小为何值时能够存在一个非负整数\(a\), 使得集合 \[ \{P(a+1),P(a+2),\cdots,P(a+b)\} \] 是一个芳香集?
问题 5
在黑板上写有方程 \[ (x-1)(x-2)\cdots(x-2016)=(x-1)(x-2)\cdots(x-2016), \] 其中等号两边各有2016个一次因式. 试问: 正整数\(k\)最小为何值时, 可以在等号两边擦去这4032个一次因式中的恰好\(k\)个, 使得等号每一边都至少留下一个一次因式, 且所得到的方程没有实数根?
问题 6
在平面上有\(n\ge2\)条线段, 其中任意两条线段都交叉, 且没有三条线段相交于同一点. 杰夫在每条线段上选取一个端点并放置一只青蛙在此端点上, 青蛙面向另一个端点. 接着杰夫会拍\(n-1\)次手. 每当他拍一次手时, 每只青蛙都立即向前跳到它所在线段上的下一个交点. 每只青蛙自始至终不改变跳跃的方向. 杰夫的愿望是能够适当地放置青蛙, 使得在任何时刻不会有两只青蛙落在同一个交点上.
(a) 证明: 若\(n\)是奇数, 则杰夫总能实现他的愿望.
(b) 证明: 若\(n\)是偶数, 则杰夫总不能实现他的愿望.
IMO 2016
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
Дан треугольник \(BCF\) с прямым углом при вершине \(B\). Точка \(A\) на прямой \(CF\) такова, что \(FA = FB\) и \(F\) лежит между \(A\) и \(C\). Точка \(D\) выбрана так, что \(DA = DC\) и \(AC\) — биссектриса угла \(DAB\). Точка \(E\) выбрана так, что \(EA = ED\) и \(AD\) — биссектриса угла \(EAC\). Точка \(M\) — середина отрезка \(CF\). Пусть точка \(X\) такова, что \(AMXE\) — параллелограмм (в котором \(AM \parallel EX\) и \(AE \parallel MX\)). Докажите, что прямые \(BD\), \(FX\) и \(ME\) пересекаются в одной точке.
Задача 2
Найдите все положительные целые \(n\), для которых в каждую клетку таблицы \(n\times n\) можно записать ровно одну из букв \(I\), \(M\) или \(O\) так, что:
- в каждой строке и в каждом столбце ровно треть составляют буквы \(I\), ровно треть составляют буквы \(M\), и ровно треть составляют буквы \(O\); а также
- на каждой из диагоналей, количество клеток которой кратно трём, ровно треть составляют буквы \(I\), ровно треть составляют буквы \(M\), и ровно треть составляют буквы \(O\).
Примечание: Если строки и столбцы таблицы \(n\times n\) занумерованы числами от \(1\) до \(n\) в обычном порядке, то каждой клетке соответствует пара положительных целых чисел \((i,j)\), где \(1\le i,\ j\le n\). Для \(n>1\) в таблице суммарно есть \(4n-2\) диагоналей двух типов. Любая диагональ первого типа состоит из клеток \((i,j)\), для которых сумма \(i+j\) постоянна, а любая диагональ второго типа состоит из клеток \((i,j)\), для которых разность \(i-j\) постоянна.
Задача 3
Пусть \(P=A_1A_2\ldots A_k\) — выпуклый многоугольник на плоскости. Вершины \(A_1,\ A_2,\ \ldots,\ A_k\) имеют целые координаты и лежат на одной окружности. Обозначим через \(S\) площадь многоугольника \(P\). Нечётное положительное целое \(n\) таково, что квадраты длин всех сторон многоугольника \(P\) являются целыми числами, делящимися на \(n\). Докажите, что \(2S\) — целое число, делящееся на \(n\).
Задача 4
Назовём множество, состоящее из положительных целых чисел, хрупким, если оно состоит не менее, чем из двух элементов, и каждый его элемент имеет общий простой делитель хотя бы с одним из остальных элементов этого множества. Пусть \(P(n)=n^2+n+1\). Найдите наименьшее положительное целое \(b\), для которого найдётся неотрицательное целое \(a\) такое, что множество \[ \{P(a+1),P(a+2),\ldots,P(a+b)\} \] является хрупким.
Задача 5
На доске записано уравнение \[ (x-1)(x-2)\ldots(x-2016)=(x-1)(x-2)\ldots(x-2016). \] Таким образом, в каждой его части записано по 2016 линейных сомножителей. Найдите наименьшее возможное значение \(k\), при котором можно стереть ровно \(k\) из этих 4032 линейных сомножителей так, чтобы в каждой части осталось хотя бы по одному из сомножителей и получившееся уравнение не имело вещественных корней.
Задача 6
На плоскости расположено \(n\ge2\) отрезков так, что любые два из них пересекаются по внутренней точке, а никакие три из них не имеют общей точки. Иван выбирает один из концов каждого отрезка и сажает в него лягушку лицом к другому концу этого отрезка. Затем он \(n-1\) раз хлопает в ладоши. При каждом хлопке каждая из лягушек немедленно прыгает вперёд в следующую точку пересечения на её отрезке. Лягушки никогда не меняют направления своих прыжков. Иван хочет изначально рассадить лягушек так, чтобы никакие две из них никогда не оказались в одной точке пересечения одновременно.
(a) Докажите, что Иван всегда может добиться желаемого, если \(n\) нечётно.
(b) Докажите, что Иван никогда не сможет достичь желаемого, если \(n\) чётно.
IMO 2016
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
المثلّث \(BCF\) قائم في \(B\). لتكن \(A\) النقطة على المستقيم \(CF\) التي تحقّق \(FA=FB\) وتجعل \(F\) بين \(A\) و\(C\). نختار النقطة \(D\) بحيث \(DA=DC\) و\(AC\) هو منصف الزاوية \(\angle DAB\). نختار النقطة \(E\) بحيث \(EA=ED\) و\(AD\) هو منصف الزاوية \(\angle EAC\). لتكن \(M\) منتصف \(CF\)، و\(X\) النقطة التي تجعل \(AMXE\) متوازي الأضلاع (أي \(AM\parallel EX\) و\(AE\parallel MX\)). أثبت أنّ المستقيمات \(BD\) و\(FX\) و\(ME\) تتقاطع في نقطة واحدة.
المسألة 2
أوجد جميع الأعداد الصحيحة الموجبة \(n\) بحيث نستطيع أن نملأ كلّ خلية في جدول من النوع \(n\times n\) بأحد الحروف \(I\)، \(M\)، \(O\) على النحو التالي:
- في كلّ صفّ وفي كلّ عمود ثلث المدخلات هي \(I\)، وثلثها \(M\)، وثلثها \(O\)؛
- بالنسبة للأقطار، إذا كان عدد الخلايا يقبل القسمة على ثلاثة فإنّ ثلث المدخلات هي \(I\)، وثلثها \(M\)، وثلثها \(O\).
تنبيه: يتمّ ترقيم الصفوف والأعمدة في الجدول من النوع \(n\times n\) من \(1\) إلى \(n\) بالطريقة المعتادة من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل. لذا فإنّه يمكن الترميز لكلّ خلية بزوج مرتّب من الأعداد الصحيحة الموجبة \((i,j)\) بحيث \(1\le i,j\le n\). لكلّ \(n>1\)، يحتوي الجدول على \(4n-2\) من الأقطار التي هي من نوعين: النوع الأوّل مكوّن من جميع الخلايا \((i,j)\) بحيث \(i+j\) كمية ثابتة، أمّا النوع الثاني مكوّن من جميع الخلايا \((i,j)\) بحيث \(i-j\) كمية ثابتة.
المسألة 3
ليكن \(P=A_1A_2\ldots A_k\) مضلّعا محدّبا في المستوي. تقع الرؤوس \(A_1\)، \(A_2\)، \(\ldots\)، \(A_k\) كلّها على دائرة وإحداثيّات كلّ منها أعداد صحيحة. لتكن \(S\) مساحة الشكل \(P\). لدينا عدد فردي \(n\) بحيث مربّع طول كلّ ضلع من أضلاع \(P\) هو عدد صحيح ومن مضاعفات العدد \(n\). أثبت أنّ \(2S\) عدد صحيح يقبل القسمة على \(n\).
المسألة 4
نقول عن مجموعة أعداد صحيحة موجبة إنّها عطرة إذا كانت تحتوي على عنصرين أو أكثر وكان كلّ عنصر فيها يشترك مع عنصر آخر على الأقلّ في عامل أوّلي. لتكن \(P(n)=n^2+n+1\). أوجد أصغر عدد صحيح موجب \(b\) بحيث يوجد عدد صحيح غير سالب \(a\) والذي يجعل المجموعة التالية \[ \{P(a+1),P(a+2),\ldots,P(a+b)\} \] عطرة.
المسألة 5
تمّ كتابة المعادلة \[ (x-1)(x-2)\cdots(x-2016)=(x-1)(x-2)\cdots(x-2016) \] على السبورة، والتي تحوي في كلّ طرف من طرفيها على \(2016\) عامل خطّي. ما هي أصغر قيمة ممكنة للعدد \(k\) التي لأجلها يمكننا محو \(k\) من هذه العوامل الخطية التي عددها \(4032\) بحيث يبقى على الأقلّ عامل في كلّ طرف وتكون المعادلة الجديدة بدون جذور حقيقية؟
المسألة 6
لدينا \(n\ge2\) قطعة مستقيمة في المستوي بحيث تتقاطع كلّ قطعتين في غير طرفيهما ولا تلتقي ثلاثة منها في نقطة واحدة. تريد نجاح أن تختار من كلّ قطعة طرفا تضع فيه أرنبا وجهه للطرف الآخر. ثمّ تصفّق \(n-1\) مرّة متتالية. عند كلّ تصفيقة يقفز كلّ أرنب إلى نقطة التقاطع التالية على قطعته، مع العلم أنّ الأرنب لا يغيّر أبدا اتّجاه حركته. ترغب نجاح في أن تضع الأرانب بحيث لا يلتقي أيّ أرنبين أبدا في أيّ نقطة تقاطع في نفس الوقت.
أ. أثبت أنّه يمكن دائما لنجاح أن تحقّق رغبتها إذا كانت قيمة \(n\) فردية.
ب. أثبت أنّه لا يمكن أبدا لنجاح أن تحقّق رغبتها إذا كانت قيمة \(n\) زوجية.