IMO 2023
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
Determine all composite integers \(n>1\) that satisfy the following property: if \(d_1,d_2,\ldots,d_k\) are all the positive divisors of \(n\) with \(1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n\), then \(d_i\) divides \(d_{i+1}+d_{i+2}\) for every \(1\leq i\leq k-2\).
Problem 2
Let \(ABC\) be an acute-angled triangle with \(AB<AC\). Let \(\Omega\) be the circumcircle of \(ABC\). Let \(S\) be the midpoint of the arc \(CB\) of \(\Omega\) containing \(A\). The perpendicular from \(A\) to \(BC\) meets \(BS\) at \(D\) and meets \(\Omega\) again at \(E\ne A\). The line through \(D\) parallel to \(BC\) meets line \(BE\) at \(L\). Denote the circumcircle of triangle \(BDL\) by \(\omega\). Let \(\omega\) meet \(\Omega\) again at \(P\ne B\). Prove that the line tangent to \(\omega\) at \(P\) meets line \(BS\) on the internal angle bisector of \(\angle BAC\).
Problem 3
For each integer \(k \geqslant 2\), determine all infinite sequences of positive integers \(a_1,a_2,\ldots\) for which there exists a polynomial \(P\) of the form \(P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0\), where \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) are non-negative integers, such that \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] for every integer \(n\geqslant 1\).
Problem 4
Let \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) be pairwise different positive real numbers such that \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac1{x_1}+\frac1{x_2}+\cdots+\frac1{x_n}\right)} \] is an integer for every \(n=1,2,\ldots,2023\). Prove that \(a_{2023}\ge3034\).
Problem 5
Let \(n\) be a positive integer. A Japanese triangle consists of \(1+2+\cdots+n\) circles arranged in an equilateral triangular shape such that for each \(i=1,2,\ldots,n\), the \(i^{\mathrm{th}}\) row contains exactly \(i\) circles, exactly one of which is coloured red. A ninja path in a Japanese triangle is a sequence of \(n\) circles obtained by starting in the top row, then repeatedly going from a circle to one of the two circles immediately below it and finishing in the bottom row. Here is an example of a Japanese triangle with \(n=6\), along with a ninja path in that triangle containing two red circles.
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
In terms of \(n\), find the greatest \(k\) such that in each Japanese triangle there is a ninja path containing at least \(k\) red circles.
Problem 6
Let \(ABC\) be an equilateral triangle. Let \(A_1,B_1,C_1\) be interior points of \(ABC\) such that \(BA_1=A_1C\), \(CB_1=B_1A\), \(AC_1=C_1B\), and \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ. \] Let \(BC_1\) and \(CB_1\) meet at \(A_2\), let \(CA_1\) and \(AC_1\) meet at \(B_2\), and let \(AB_1\) and \(BA_1\) meet at \(C_2\). Prove that if triangle \(A_1B_1C_1\) is scalene, then the three circumcircles of triangles \(AA_1A_2\), \(BB_1B_2\) and \(CC_1C_2\) all pass through two common points.
(Note: a scalene triangle is one where no two sides have equal length.)
IMO 2023
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Man bestimme alle zusammengesetzten ganzen Zahlen \(n>1\) mit der folgenden Eigenschaft: Sind \(d_1,d_2,\ldots,d_k\) mit \(1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n\) alle positiven Teiler von \(n\), dann ist \(d_i\) ein Teiler von \(d_{i+1}+d_{i+2}\) für alle \(1\leq i\leq k-2\).
Aufgabe 2
Sei \(ABC\) ein spitzwinkliges Dreieck mit \(AB<AC\) und sei \(\Omega\) der Umkreis von \(ABC\). Ferner sei \(S\) der Mittelpunkt des Bogens \(CB\) von \(\Omega\), der \(A\) enthält. Die Senkrechte von \(A\) auf \(BC\) schneide \(BS\) in \(D\) und \(\Omega\) nochmals in \(E\neq A\). Die Parallele zu \(BC\) durch \(D\) schneide die Gerade \(BE\) in \(L\). Der Umkreis des Dreiecks \(BDL\) sei mit \(\omega\) bezeichnet. Der zweite Schnittpunkt von \(\omega\) mit \(\Omega\) sei \(P\neq B\). Man beweise, dass die Tangente an \(\omega\) in \(P\) die Gerade \(BS\) auf der inneren Winkelhalbierenden von \(\angle BAC\) schneidet.
Aufgabe 3
Man bestimme für jede ganze Zahl \(k\geq 2\) alle unendlichen Folgen positiver ganzer Zahlen \(a_1,a_2,\ldots\), für die ein Polynom \(P\) der Gestalt \(P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0\) mit nichtnegativen ganzzahligen \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) existiert, sodass \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] für jede ganze Zahl \(n\geq 1\) gilt.
Aufgabe 4
Es seien \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) paarweise verschiedene positive reelle Zahlen, sodass \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}+\cdots+\frac{1}{x_n}\right)} \] für alle \(n=1,2,\ldots,2023\) ganzzahlig ist. Man beweise, dass \(a_{2023}\geq 3034\) gilt.
Aufgabe 5
Sei \(n\) eine positive ganze Zahl. Ein Japanisches Dreieck besteht aus \(1+2+\cdots+n\) Kreisen, die in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, sodass für jedes \(i=1,2,\ldots,n\) die \(i\)-te Zeile genau \(i\) Kreise enthält, von denen genau einer rot gefärbt ist. Ein Ninja-Pfad in einem Japanischen Dreieck ist eine Folge von \(n\) Kreisen, bei der man, beginnend in der obersten Reihe, wiederholt von einem Kreis zu einem der beiden unmittelbar darunterliegenden Kreise geht, bis die unterste Reihe erreicht ist. Das Bild zeigt ein Japanisches Dreieck mit \(n=6\) und einen Ninja-Pfad mit zwei roten Kreisen in diesem Dreieck.
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
Man bestimme, in Abhängigkeit von \(n\), das größte \(k\), sodass es in jedem Japanischen Dreieck einen Ninja-Pfad mit mindestens \(k\) roten Kreisen gibt.
Aufgabe 6
Es sei \(ABC\) ein gleichseitiges Dreieck. Die Punkte \(A_1,B_1,C_1\) liegen im Innern von \(ABC\), sodass \(BA_1=A_1C\), \(CB_1=B_1A\), \(AC_1=C_1B\) und \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ \] gilt. Die Geraden \(BC_1\) und \(CB_1\) schneiden sich in \(A_2\), die Geraden \(CA_1\) und \(AC_1\) in \(B_2\), die Geraden \(AB_1\) und \(BA_1\) in \(C_2\). Man beweise: Wenn das Dreieck \(A_1B_1C_1\) nicht gleichschenklig ist, dann enthalten die drei Umkreise der Dreiecke \(AA_1A_2\), \(BB_1B_2\) und \(CC_1C_2\) zwei gemeinsame Punkte.
IMO 2023
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
Aşağıdaki koşulu sağlayan tüm \(n>1\) bileşik tam sayılarını belirleyiniz: \(d_1,d_2,\ldots,d_k\) sayıları \(n\) sayısının tüm pozitif bölenleri ve \(1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n\) ise, her \(1\leq i\leq k-2\) için \(d_i\) sayısı \(d_{i+1}+d_{i+2}\) sayısını böler.
Soru 2
Dar açılı bir \(ABC\) üçgeninde \(|AB|<|AC|\) olsun. \(ABC\) üçgeninin çevrel çemberi \(\Omega\) olsun. \(\Omega\) çemberinin \(A\) noktasını içeren \(CB\) yayının orta noktası \(S\) olsun. \(A\) dan \(BC\) ye inilen dikme \(BS\) ile \(D\) noktasında ve \(\Omega\) ile ikinci kez \(E\ne A\) noktasında kesişiyor. \(D\) noktasından geçen ve \(BC\) doğrusuna paralel olan doğru \(BE\) doğrusu ile \(L\) noktasında kesişiyor. \(BDL\) üçgeninin çevrel çemberi \(\omega\) olsun. \(\omega\) ile \(\Omega\) ikinci kez \(P\ne B\) noktasında kesişiyor. \(\omega\) çemberine \(P\) noktasında teğet olan doğrunun \(BS\) doğrusu ile \(\angle BAC\) açısının iç açıortayı üzerinde kesiştiğini gösteriniz.
Soru 3
\(k\geq2\) tam sayı olsun. Aşağıdaki şartı sağlayan tüm \(a_1,a_2,\ldots\) sonsuz pozitif tam sayı dizilerini belirleyiniz: \(a_1,a_2,\ldots\) dizisi için öyle bir \(P\) polinomu vardır ki, \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) negatif olmayan tam sayılar olmak üzere, \(P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0\) formundadır ve her \(n\geq1\) tam sayısı için \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] koşulu sağlanır.
Soru 4
Herhangi ikisi birbirinden farklı olan \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) pozitif gerçel sayıları için, \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}+\cdots+\frac{1}{x_n}\right)} \] sayısı her \(n=1,2,\ldots,2023\) için bir tam sayıdır. Buna göre, \(a_{2023}\geq3034\) olduğunu gösteriniz.
Soru 5
\(n\) bir pozitif tam sayı olsun. Bir Japon üçgeni, \(1+2+\cdots+n\) adet çemberin, eşkenar üçgen şeklinde ve her \(i=1,2,\ldots,n\) için \(i\). satırda tam olarak bir tanesi kırmızı olan \(i\) tane çember bulunacak şekilde yerleştirilmesiyle oluşmaktadır. Japon üçgenindeki bir ninja yolu, en tepedeki çemberden başlayıp her defasında bulunduğu çemberin hemen altındaki iki çemberden birine giderek en alt satırda biten, \(n\) adet çemberden oluşan bir dizidir. Aşağıda, \(n=6\) durumunda bir Japon üçgeni ve iki adet kırmızı çember içeren bir ninja yolunun örneği verilmiştir.
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
Her Japon üçgeninde en az \(k\) adet kırmızı çember içeren bir ninja yolu bulunuyorsa, \(k\) sayısının alabileceği en büyük değeri \(n\) cinsinden belirleyiniz.
Soru 6
\(ABC\) bir eşkenar üçgen olsun. \(A_1,B_1,C_1\) noktaları \(ABC\) üçgeninin iç bölgesinde \(|BA_1|=|A_1C|\), \(|CB_1|=|B_1A|\), \(|AC_1|=|C_1B|\) ve \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ \] olacak şekilde alınıyor. \(BC_1\) ve \(CB_1\) doğruları \(A_2\) noktasında, \(CA_1\) ve \(AC_1\) doğruları \(B_2\) noktasında, ve \(AB_1\) ve \(BA_1\) doğruları \(C_2\) noktasında kesişiyor. \(A_1B_1C_1\) çeşitkenar üçgen ise, öyle iki nokta bulunduğunu gösteriniz ki, \(AA_1A_2\), \(BB_1B_2\) ve \(CC_1C_2\) üçgenlerinin her birinin çevrel çemberi bu iki noktadan da geçer.
IMO 2023
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
Determina todos los enteros compuestos \(n>1\) que satisfacen la siguiente propiedad: si \(d_1,d_2,\ldots,d_k\) son todos los divisores positivos de \(n\) con \(1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n\), entonces \(d_i\) divide a \(d_{i+1}+d_{i+2}\) para cada \(1\leq i\leq k-2\).
Problema 2
Sea \(ABC\) un triángulo acutángulo con \(AB<AC\). Sea \(\Omega\) el circuncírculo de \(ABC\). Sea \(S\) el punto medio del arco \(CB\) de \(\Omega\) que contiene a \(A\). La perpendicular por \(A\) a \(BC\) corta al segmento \(BS\) en \(D\) y a \(\Omega\) de nuevo en \(E\ne A\). La paralela a \(BC\) por \(D\) corta a la recta \(BE\) en \(L\). Sea \(\omega\) el circuncírculo del triángulo \(BDL\). Las circunferencias \(\omega\) y \(\Omega\) se cortan de nuevo en \(P\ne B\). Demuestra que la recta tangente a \(\omega\) en \(P\) corta a la recta \(BS\) en un punto de la bisectriz interior del ángulo \(\angle BAC\).
Problema 3
Para cada entero \(k\geq2\), determina todas las sucesiones infinitas de enteros positivos \(a_1,a_2,\ldots\) para las cuales existe un polinomio \(P\) de la forma \(P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0\), con \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) enteros no negativos, tal que \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] para todo entero \(n\geq1\).
Problema 4
Sean \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) números reales positivos, todos distintos entre sí, tales que \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}+\cdots+\frac{1}{x_n}\right)} \] es entero para todo \(n=1,2,\ldots,2023\). Demuestra que \(a_{2023}\geq3034\).
Problema 5
Sea \(n\) un entero positivo. Un triángulo japonés consiste en \(1+2+\cdots+n\) círculos iguales acomodados en forma de triángulo equilátero de modo que para cada \(i=1,2,\ldots,n\), la fila número \(i\) contiene \(i\) círculos, de los cuales exactamente uno de ellos se pinta de rojo. Un camino ninja en un triángulo japonés es una sucesión de \(n\) círculos que comienza con el círculo de la fila superior y termina en la fila inferior, pasando sucesivamente de un círculo a uno de los dos círculos inmediatamente debajo de él. En el siguiente dibujo se muestra un ejemplo de un triángulo japonés con \(n=6\), junto con un camino ninja en ese triángulo que contiene dos círculos rojos.
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
En términos de \(n\), determina el mayor \(k\) tal que cada triángulo japonés tiene un camino ninja que contiene al menos \(k\) círculos rojos.
Problema 6
Sea \(ABC\) un triángulo equilátero. Sean \(A_1,B_1,C_1\) puntos interiores de \(ABC\) tales que \(BA_1=A_1C\), \(CB_1=B_1A\), \(AC_1=C_1B\), y \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ. \] Las rectas \(BC_1\) y \(CB_1\) se cortan en \(A_2\), las rectas \(CA_1\) y \(AC_1\) se cortan en \(B_2\), y las rectas \(AB_1\) y \(BA_1\) se cortan en \(C_2\). Demuestra que si el triángulo \(A_1B_1C_1\) es escaleno, entonces los tres circuncírculos de los triángulos \(AA_1A_2\), \(BB_1B_2\) y \(CC_1C_2\) pasan todos por dos puntos comunes.
(Nota: un triángulo escaleno es un triángulo cuyos tres lados tienen longitudes distintas.)
IMO 2023
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
求所有满足下述条件的合数 \(n>1\):如果 \(n\) 的所有正因子为 \(d_1,d_2,\ldots,d_k\),这里 \(1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n\),那么对每个 \(1\leq i\leq k-2\),均有 \(d_i\) 整除 \(d_{i+1}+d_{i+2}\)。
问题 2
在锐角三角形 \(ABC\) 中,\(AB<AC\)。设 \(\Omega\) 为三角形 \(ABC\) 的外接圆。点 \(S\) 是 \(\Omega\) 上包含点 \(A\) 的弧 \(CB\) 的中点。过点 \(A\) 作垂直于 \(BC\) 的直线与 \(BS\) 交于点 \(D\),与圆 \(\Omega\) 交于另一点 \(E\ne A\)。过点 \(D\) 且平行于 \(BC\) 的直线与直线 \(BE\) 交于点 \(L\)。记 \(\omega\) 为三角形 \(BDL\) 的外接圆。设 \(\omega\) 与 \(\Omega\) 交于另一点 \(P\ne B\)。
证明:\(\omega\) 在点 \(P\) 处的切线与直线 \(BS\) 的交点在 \(\angle BAC\) 的内角平分线上。
问题 3
对每个整数 \(k\geq2\),求所有满足下述条件的无穷正整数列 \(a_1,a_2,\ldots\):存在一个多项式 \(P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0\),这里 \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) 是非负整数,使得 \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] 对所有整数 \(n\geq1\) 成立。
问题 4
设 \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) 为两两不等的正实数,使得对每个 \(n=1,2,\ldots,2023\), \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}+\cdots+\frac{1}{x_n}\right)} \] 都是一个整数。证明:\(a_{2023}\geq3034\)。
问题 5
设 \(n\) 是一个正整数。日式三角是将 \(1+2+\cdots+n\) 个圆排成正三角形的形状,使得对 \(i=1,2,\ldots,n\),从上到下的第 \(i\) 行恰有 \(i\) 个圆且其中恰有一个被染为红色。在日式三角内,忍者路径是指一串由 \(n\) 个圆组成的序列,从最上面一行的圆开始,每次从当前圆连接到它下方相邻的两个圆之一,直至到达最下面一行的某个圆为止。下图为一个 \(n=6\) 的日式三角,其中画有一条包含两个红色圆的忍者路径。
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
求最大的整数 \(k\)(用 \(n\) 表示),使得在每个日式三角中都存在一条忍者路径,它包含至少 \(k\) 个红色圆。
问题 6
设 \(ABC\) 是一个正三角形。点 \(A_1,B_1,C_1\) 在三角形 \(ABC\) 的内部,且满足 \(BA_1=A_1C\),\(CB_1=B_1A\),\(AC_1=C_1B\),及 \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ. \] 设直线 \(BC_1\) 与 \(CB_1\) 交于点 \(A_2\),直线 \(CA_1\) 与 \(AC_1\) 交于点 \(B_2\),直线 \(AB_1\) 与 \(BA_1\) 交于点 \(C_2\)。
证明:若三角形 \(A_1B_1C_1\) 的三边长度两两不等,则三角形 \(AA_1A_2\),\(BB_1B_2\) 和 \(CC_1C_2\) 的外接圆都经过两个公共点。
IMO 2023
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
Найдите все составные натуральные числа \(n>1\) со следующим свойством: если через \(d_1,d_2,\ldots,d_k\) обозначить все натуральные делители числа \(n\), причем \(1=d_1<d_2<\ldots<d_k=n\), то \(d_i\) делит \(d_{i+1}+d_{i+2}\) для всех \(1\leqslant i\leqslant k-2\).
Задача 2
Дан остроугольный треугольник \(ABC\), причем \(AB<AC\). Окружность \(\Omega\) описана около треугольника \(ABC\). Середину ее дуги \(CB\), содержащей точку \(A\), обозначим через \(S\). Прямая, проходящая через \(A\) и перпендикулярная стороне \(BC\), пересекает отрезок \(BS\) в точке \(D\) и пересекает \(\Omega\) второй раз в точке \(E\ne A\). Прямая, проходящая через \(D\) и параллельная стороне \(BC\), пересекает прямую \(BE\) в точке \(L\). Окружность, описанную около треугольника \(BDL\), обозначим через \(\omega\). Пусть \(P\ne B\) – вторая точка пересечения \(\omega\) с \(\Omega\). Докажите, что касательная к окружности \(\omega\) в точке \(P\) пересекает прямую \(BS\) в точке, лежащей на биссектрисе угла \(\angle BAC\).
Задача 3
Дано натуральное число \(k\geqslant2\). Найдите все бесконечные последовательности положительных целых чисел \(a_1,a_2,\ldots\) со следующим свойством: существует многочлен \(P\) вида \[ P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0 \] с неотрицательными целыми коэффициентами \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) такой, что \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] для всех натуральных \(n\geq1\).
Задача 4
Даны попарно различные положительные действительные числа \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) такие, что число \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}+\cdots+\frac{1}{x_n}\right)} \] является целым для всех \(n=1,2,\ldots,2023\). Докажите, что \(a_{2023}\geqslant3034\).
Задача 5
Пусть \(n\geq1\) натуральное число. Японский треугольник состоит из \(1+2+\cdots+n\) одинаковых кругов, выложенных в форме равностороннего треугольника так, что для каждого \(i=1,2,\ldots,n\) ряд с номером \(i\) состоит ровно из \(i\) кругов, в точности один из которых покрашен в красный цвет. Путем ниндзя в японском треугольнике называется последовательность из \(n\) кругов, построенная следующим образом: начинаем с круга в ряде 1 и затем поочередно спускаемся вниз, переходя от круга к одному из двух кругов непосредственно под ним, пока не дойдем до ряда \(n\). Ниже приведен пример японского треугольника для \(n=6\), а также пути ниндзя, содержащего два красных круга.
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
Найдите наибольшее число \(k\) (зависящее от \(n\)) такое, что в любом японском треугольнике существует путь ниндзя, содержащий хотя бы \(k\) красных кругов.
Задача 6
Дан равносторонний треугольник \(ABC\). Внутри \(ABC\) выбраны точки \(A_1,B_1,C_1\) такие, что \(BA_1=A_1C\), \(CB_1=B_1A\), \(AC_1=C_1B\) и \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ. \]
Прямые \(BC_1\) и \(CB_1\) пересекаются в точке \(A_2\), прямые \(CA_1\) и \(AC_1\) пересекаются в точке \(B_2\), прямые \(AB_1\) и \(BA_1\) пересекаются в точке \(C_2\). Предположим, что у треугольника \(A_1B_1C_1\) стороны имеют попарно различные длины. Докажите, что тогда все три окружности, описанные около треугольников \(AA_1A_2\), \(BB_1B_2\) и \(CC_1C_2\), проходят через какие-то две общие точки.
IMO 2023
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
حدد جميع الأعداد الصحيحة المؤلفة \(n>1\) التي تحقق الخاصية التالية: إذا كانت \(d_1,d_2,\ldots,d_k\) هي كل القواسم الموجبة للعدد \(n\) بحيث \(1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n\)، ومن ثم \(d_i\) يقسم العدد \(d_{i+1}+d_{i+2}\) لكل \(1\leq i\leq k-2\).
المسألة 2
ليكن \(ABC\) مثلث حاد الزوايا بحيث \(AB<AC\). لتكن \(\Omega\) هي الدائرة المحيطة بالمثلث \(ABC\). لتكن \(S\) هي نقطة منتصف القوس \(CB\) في \(\Omega\) الذي يحوي \(A\). العمود من \(A\) على \(BC\) يقابل \(BS\) في \(D\) ويقابل \(\Omega\) مرة أخرى في \(E\ne A\). المستقيم المار بالنقطة \(D\) موازيًا \(BC\) يقابل المستقيم \(BE\) في \(L\). لتكن الدائرة المحيطة بالمثلث \(BDL\) هي \(\omega\). لتكن \(\omega\) تقابل \(\Omega\) مرة أخرى في \(P\ne B\). أثبت أن المماس لـ\(\omega\) عند \(P\) يقابل المستقيم \(BS\) في نقطة تقع على المنصف الداخلي لزاوية \(\angle BAC\).
المسألة 3
لكل عدد صحيح \(k\geq2\)، حدد جميع المتتابعات اللانهائية للأعداد الصحيحة الموجبة \(a_1,a_2,\ldots\) التي يوجد لها دالة كثيرة الحدود \(P\) على الصورة \(P(x)=x^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_1x+c_0\)، حيث \(c_0,c_1,\ldots,c_{k-1}\) هي أعداد صحيحة غير سالبة، بحيث \[ P(a_n)=a_{n+1}a_{n+2}\cdots a_{n+k} \] لكل عدد صحيح \(n\geq1\).
المسألة 4
لتكن \(x_1,x_2,\ldots,x_{2023}\) أعداد حقيقية موجبة مختلفة مثنى مثنى بحيث \[ a_n=\sqrt{(x_1+x_2+\cdots+x_n)\left(\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}+\cdots+\frac{1}{x_n}\right)} \] هو عدد صحيح لكل \(n=1,2,\ldots,2023\). أثبت أن \(a_{2023}\geq3034\).
المسألة 5
ليكن \(n\) عدد صحيح موجب. يتألف المثلث الياباني من \(1+2+\cdots+n\) دوائر مرتبة على شكل مثلث متطابق الأضلاع بحيث لكل \(i=1,2,\ldots,n\)، يحتوي الصف \(i^{th}\) على \(i\) من الدوائر بالضبط، واحدة فقط منها ملونة بالأحمر. يتألف ”مسار نينجا“ في المثلث الياباني من سلسلة من \(n\) من الدوائر تم الحصول عليها بالبدء من الصف العلوي، ثم الانتقال بشكل متكرر من دائرة إلى إحدى الدائرتين الموجودتين مباشرة أسفلها والانتهاء في الصف السفلي. فيما يلي مثال للمثلث الياباني عند \(n=6\) موضح به مسار نينجا الذي يحتوي على دائرتين حمراوين.
\[ \begin{array}{c} {\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\\[-5pt] \quad\searrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \quad\swarrow\\[-5pt] \bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad{\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\\[-5pt] \swarrow\quad\\[-5pt] {\color{red}\bigcirc}\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\quad\bigcirc\\ n=6 \end{array} \]
أوجد بدلالة \(n\) أكبر عدد \(k\) بحيث في كل مثلث ياباني يوجد مسار نينجا يحتوي على الأقل \(k\) من الدوائر الحمراء.
المسألة 6
ليكن \(ABC\) مثلث متطابق الأضلاع. ولتكن \(A_1,B_1,C_1\) نقاط داخل المثلث \(ABC\) بحيث \(BA_1=A_1C\)، \(CB_1=B_1A\)، \(AC_1=C_1B\)، و \[ \angle BA_1C+\angle CB_1A+\angle AC_1B=480^\circ. \] ليكن \(BC_1\) و\(CB_1\) تتقاطعان في \(A_2\)، وليكن \(CA_1\) و\(AC_1\) تتقاطعان في \(B_2\)، وليكن \(AB_1\) و\(BA_1\) تتقاطعان في \(C_2\). أثبت أنه إذا كان المثلث \(A_1B_1C_1\) مختلف الأضلاع، فإن الدوائر المحيطة للمثلثات الثلاثة \(AA_1A_2\)، \(BB_1B_2\) و \(CC_1C_2\) تتقاطعان في نقطتين.