IMO 2024
6 problems with complete solutions · Official problem paper (PDF)
Problem 1
Determine all real numbers \(\alpha\) such that, for every positive integer \(n\), the integer \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] is a multiple of \(n\). (Note that \(\lfloor z\rfloor\) denotes the greatest integer less than or equal to \(z\). For example, \(\lfloor-\pi\rfloor=-4\) and \(\lfloor2\rfloor=\lfloor2.9\rfloor=2\).)
Problem 2
Determine all pairs \((a,b)\) of positive integers for which there exist positive integers \(g\) and \(N\) such that \[ \gcd(a^n+b,\ b^n+a)=g \] holds for all integers \(n\geq N\). (Note that \(\gcd(x,y)\) denotes the greatest common divisor of integers \(x\) and \(y\).)
Problem 3
Let \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) be an infinite sequence of positive integers, and let \(N\) be a positive integer. Suppose that, for each \(n>N\), \(a_n\) is equal to the number of times \(a_{n-1}\) appears in the list \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\).
Prove that at least one of the sequences \(a_1,a_3,a_5,\ldots\) and \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) is eventually periodic.
(An infinite sequence \(b_1,b_2,b_3,\ldots\) is eventually periodic if there exist positive integers \(p\) and \(M\) such that \(b_{m+p}=b_m\) for all \(m\ge M\).)
Problem 4
Let \(ABC\) be a triangle with \(AB<AC<BC\). Let the incentre and incircle of triangle \(ABC\) be \(I\) and \(\omega\), respectively. Let \(X\) be the point on line \(BC\) different from \(C\) such that the line through \(X\) parallel to \(AC\) is tangent to \(\omega\). Similarly, let \(Y\) be the point on line \(BC\) different from \(B\) such that the line through \(Y\) parallel to \(AB\) is tangent to \(\omega\). Let \(AI\) intersect the circumcircle of triangle \(ABC\) again at \(P\ne A\). Let \(K\) and \(L\) be the midpoints of \(AC\) and \(AB\), respectively.
Prove that \(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\).
Problem 5
Turbo the snail plays a game on a board with 2024 rows and 2023 columns. There are hidden monsters in 2022 of the cells. Initially, Turbo does not know where any of the monsters are, but he knows that there is exactly one monster in each row except the first row and the last row, and that each column contains at most one monster.
Turbo makes a series of attempts to go from the first row to the last row. On each attempt, he chooses to start on any cell in the first row, then repeatedly moves to an adjacent cell sharing a common side. (He is allowed to return to a previously visited cell.) If he reaches a cell with a monster, his attempt ends and he is transported back to the first row to start a new attempt. The monsters do not move, and Turbo remembers whether or not each cell he has visited contains a monster. If he reaches any cell in the last row, his attempt ends and the game is over.
Determine the minimum value of \(n\) for which Turbo has a strategy that guarantees reaching the last row on the \(n^{\text{th}}\) attempt or earlier, regardless of the locations of the monsters.
Problem 6
Let \(\mathbb{Q}\) be the set of rational numbers. A function \(f:\mathbb{Q}\to\mathbb{Q}\) is called aquaesulian if the following property holds: for every \(x,y\in\mathbb{Q}\), \[ f(x+f(y))=f(x)+y \qquad\text{or}\qquad f(f(x)+y)=x+f(y). \] Show that there exists an integer \(c\) such that for any aquaesulian function \(f\) there are at most \(c\) different rational numbers of the form \(f(r)+f(-r)\) for some rational number \(r\), and find the smallest possible value of \(c\).
IMO 2024
6 Aufgaben mit vollständigen Lösungen · Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Aufgabe 1
Man bestimme alle reellen Zahlen \(\alpha\), sodass für jede positive ganze Zahl \(n\) die ganze Zahl \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] ein Vielfaches von \(n\) ist.
(Dabei bezeichnet \(\lfloor z\rfloor\) die größte ganze Zahl kleiner oder gleich \(z\). Beispielsweise gilt \(\lfloor-\pi\rfloor=-4\) und \(\lfloor2\rfloor=\lfloor2.9\rfloor=2\).)
Aufgabe 2
Man bestimme alle Paare \((a,b)\) positiver ganzer Zahlen, für die es positive ganze Zahlen \(g\) und \(N\) gibt, sodass \[ \operatorname{ggT}(a^n+b,b^n+a)=g \] für alle ganzen Zahlen \(n\ge N\) gilt.
(Dabei bezeichnet \(\operatorname{ggT}(x,y)\) den größten gemeinsamen Teiler der ganzen Zahlen \(x\) und \(y\).)
Aufgabe 3
Es sei \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) eine unendliche Folge positiver ganzer Zahlen, und es sei \(N\) eine positive ganze Zahl. Für jedes \(n>N\) komme die Zahl \(a_{n-1}\) unter \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\) genau \(a_n\) mal vor.
Man beweise, dass mindestens eine der Folgen \(a_1,a_3,a_5,\ldots\) und \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) ab einer gewissen Stelle periodisch ist.
(Eine unendliche Folge \(b_1,b_2,b_3,\ldots\) ist ab einer gewissen Stelle periodisch, falls es positive ganze Zahlen \(p\) und \(M\) gibt, sodass \(b_{m+p}=b_m\) für alle \(m\ge M\) gilt.)
Aufgabe 4
Es sei \(ABC\) ein Dreieck mit \(AB<AC<BC\). Weiterhin seien \(I\) der Inkreismittelpunkt und \(\omega\) der Inkreis des Dreiecks \(ABC\). Sei \(X\) der von \(C\) verschiedene Punkt auf der Geraden \(BC\), sodass die Parallele zu \(AC\) durch \(X\) den Kreis \(\omega\) berührt. Analog sei \(Y\) der von \(B\) verschiedene Punkt auf der Geraden \(BC\), sodass die Parallele zu \(AB\) durch \(Y\) den Kreis \(\omega\) berührt. Die Gerade \(AI\) schneide den Umkreis des Dreiecks \(ABC\) erneut in \(P\ne A\). Es seien \(K\) und \(L\) die Mittelpunkte von \(AC\) beziehungsweise \(AB\).
Man beweise, dass \(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\) gilt.
Aufgabe 5
Die Schnecke Turbo spielt auf einem Brett mit 2024 Zeilen und 2023 Spalten. Auf 2022 Feldern befinden sich versteckte Monster. Zu Beginn weiß Turbo nicht, wo sich Monster befinden, aber sie weiß, dass es in jeder Zeile, außer der ersten und der letzten, genau ein Monster gibt und dass es in jeder Spalte höchstens ein Monster gibt.
Turbo unternimmt eine Reihe von Versuchen, von der ersten Zeile zur letzten Zeile zu gelangen. In jedem Versuch wählt sie ein Startfeld in der ersten Zeile und kriecht dann wiederholt auf ein Nachbarfeld mit einer gemeinsamen Seite. (Sie darf auf bereits besuchte Felder zurückkehren.) Wenn sie auf ein Feld mit einem Monster kommt, dann endet der Versuch und sie muss in der ersten Reihe einen neuen Versuch beginnen. Die Monster bleiben immer am selben Ort, und Turbo merkt sich für jedes besuchte Feld, ob dort ein Monster ist oder nicht. Wenn sie ein Feld in der letzten Zeile erreicht, dann endet ihr Versuch und das Spiel endet.
Man bestimme das kleinstmögliche \(n\), für das Turbo eine Strategie hat, sicher in höchstens \(n\) Versuchen die letzte Zeile zu erreichen, unabhängig von der Position der Monster.
Aufgabe 6
Es sei \(\mathbb{Q}\) die Menge der rationalen Zahlen. Eine Funktion \(f:\mathbb{Q}\to\mathbb{Q}\) heißt aquäsulisch, wenn sie die folgende Eigenschaft hat: für alle \(x,y\in\mathbb{Q}\) gilt \[ f(x+f(y))=f(x)+y \qquad\text{oder}\qquad f(f(x)+y)=x+f(y). \]
Man zeige, dass es eine ganze Zahl \(c\) gibt, sodass es für jede aquäsulische Funktion \(f\) höchstens \(c\) verschiedene rationale Zahlen der Form \(f(r)+f(-r)\) mit rationalem \(r\) gibt, und man bestimme den kleinstmöglichen Wert für ein solches \(c\).
IMO 2024
6 soru, tam çözümleriyle · Resmi soru kâğıdı (PDF)
Soru 1
Aşağıdaki şartı sağlayan tüm \(\alpha\) gerçel sayılarını bulunuz:
Her \(n\) pozitif tam sayısı için \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] tam sayısı \(n\) sayısının bir katıdır. (\(\lfloor z\rfloor\) ifadesi, \(z\) sayısından küçük veya ona eşit olan en büyük tam sayıyı göstermektedir. Örneğin, \(\lfloor-\pi\rfloor=-4\) ve \(\lfloor2\rfloor=\lfloor2.9\rfloor=2\).)
Soru 2
Aşağıdaki koşulu sağlayan tüm \((a,b)\) pozitif tam sayı ikililerini bulunuz:
\((a,b)\) ikilisi için, öyle \(g\) ve \(N\) pozitif tam sayıları vardır ki, tüm \(n\ge N\) tam sayıları için \[ \operatorname{ebob}(a^n+b,b^n+a)=g \] eşitliği sağlanır. (\(\operatorname{ebob}(x,y)\) ifadesi, \(x\) ve \(y\) tam sayılarının en büyük ortak bölenini göstermektedir.)
Soru 3
Pozitif tam sayılardan oluşan \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) sonsuz dizisi ve \(N\) pozitif tam sayısı verilmiştir. Bu dizide her \(n>N\) için \(a_n\) terimi; \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\) terimlerinden \(a_{n-1}\) terimine eşit olanların sayısına eşittir.
\(a_1,a_3,a_5,\ldots\) ve \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) dizilerinin en az bir tanesinin bir yerden sonra periyodik olduğunu ispatlayınız.
(\(b_1,b_2,b_3,\ldots\) sonsuz dizisi; her \(m\ge M\) için \(b_{m+p}=b_m\) olacak şekilde \(p\) ve \(M\) pozitif tam sayıları varsa bir yerden sonra periyodiktir.)
Soru 4
\(ABC\) üçgeninde \(AB<AC<BC\) ve iç teğet çember merkezi ile iç teğet çemberi sırasıyla \(I\) ile \(\omega\) olsun. \(BC\) kenarı üzerinde \(C\) noktasından farklı \(X\) noktası, \(X\) noktasından \(AC\) doğrusuna çizilen paralel \(\omega\) çemberine teğet olacak şekilde alınıyor. Benzer şekilde \(BC\) kenarı üzerinde \(B\) noktasından farklı \(Y\) noktası, \(Y\) noktasından \(AB\) doğrusuna çizilen paralel \(\omega\) çemberine teğet olacak şekilde alınıyor. \(AI\) doğrusu, \(ABC\) üçgeninin çevrel çemberini ikinci kez \(P\ne A\) noktasında kesiyor. \(AC\) ve \(AB\) kenarlarının orta noktaları sırasıyla \(K\) ve \(L\) olsun.
\(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\) olduğunu gösteriniz.
Soru 5
Salyangoz Turbo, 2024 satır ve 2023 sütundan oluşan bir satranç tahtasında bir oyun oynuyor. Tahtanın 2022 adet birim karesinde birer canavar saklanmıştır. Başlangıçta Turbo, hangi birim karelerde canavar bulunduğunu bilmiyor fakat ilk ve son satır dışındaki her satırda tam olarak bir canavar bulunduğunu ve her sütunda en fazla bir canavar bulunduğunu biliyor. Turbo, ilk satırdan son satıra ulaşmak için birkaç deneme yapıyor. Her bir denemede, ilk satırdaki istediği bir birim kareden başlıyor ve her adımda, bulunduğu birim kareyle ortak kenar paylaşan komşu bir birim kareye geçiyor (Turbo’nun daha önceden ziyaret ettiği bir birim kareye dönme hakkı vardır). Turbo, içinde canavar bulunan bir birim kareye ulaştığı an o anki denemesi sonlanıyor ve yeni bir denemeye başlamak için ilk satıra geri ışınlanıyor. Canavarlar yer değiştirmiyor ve Turbo, daha önceden ziyaret ettiği birim karelerde canavar olup olmadığını aklında tutuyor. Turbo, son satırdaki herhangi bir kareye ulaştığı an oyun bitiyor.
\(n\) sayısının en küçük hangi değeri için Turbo, canavarların tahtadaki konumları nasıl olursa olsun en fazla \(n\) deneme yaparak oyunu bitirmeyi garantileyebilir?
Soru 6
Rasyonel sayıların kümesi \(\mathbb Q\) ile gösterilsin. Bir \(f:\mathbb Q\to\mathbb Q\) fonksiyonu, her \(x,y\in\mathbb Q\) için \[ f(x+f(y))=f(x)+y\qquad\text{veya}\qquad f(f(x)+y)=x+f(y) \] eşitliklerinden en az birini sağlıyorsa, bu \(f\) fonksiyonuna iyi diyelim.
Öyle bir \(c\) tam sayısının bulunduğunu gösteriniz ki her \(f\) iyi fonksiyonu için \(r\) rasyonel sayı olmak üzere \(f(r)+f(-r)\) şeklinde ifade edilebilen birbirinden farklı rasyonel sayıların sayısı en fazla \(c\) dir. \(c\) sayısının alabileceği en küçük değeri bulunuz.
IMO 2024
6 problemas con soluciones completas · Enunciado oficial (PDF)
Problema 1
Determinar todos los números reales \(\alpha\) tales que, para cada entero positivo \(n\), el entero \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] es un múltiplo de \(n\). (Nota: la parte entera \(\lfloor z\rfloor\) denota el mayor entero que es menor o igual a \(z\). Por ejemplo, \(\lfloor-\pi\rfloor=-4\) y \(\lfloor2\rfloor=\lfloor2{,}9\rfloor=2\).)
Problema 2
Determinar todas las parejas \((a,b)\) de enteros positivos para las que existen enteros positivos \(g\) y \(N\) tales que \[ \operatorname{mcd}(a^n+b,b^n+a)=g \] se cumple para todo \(n\ge N\). (Nota: \(\operatorname{mcd}(x,y)\) denota el máximo común divisor de \(x\) e \(y\).)
Problema 3
Sea \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) una sucesión infinita de enteros positivos, y sea \(N\) un entero positivo. Supongamos que, para cada \(n>N\), \(a_n\) es igual al número de veces que aparece el valor \(a_{n-1}\) en la lista \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\).
Demostrar que al menos una de las sucesiones \(a_1,a_3,a_5,\ldots\) y \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) es eventualmente periódica.
(Una sucesión infinita \(b_1,b_2,b_3,\ldots\) es eventualmente periódica si existen enteros positivos \(p\) y \(M\) tales que \(b_{m+p}=b_m\) para todo \(m\ge M\).)
Problema 4
Sea \(ABC\) un triángulo con \(AB<AC<BC\). Sean \(I\) y \(\omega\) el incentro y el incírculo del triángulo \(ABC\), respectivamente. Sea \(X\) el punto de la recta \(BC\), diferente de \(C\), tal que la recta paralela a \(AC\) que pasa por \(X\) es tangente a \(\omega\). Análogamente, sea \(Y\) el punto de la recta \(BC\), diferente de \(B\), tal que la recta paralela a \(AB\) que pasa por \(Y\) es tangente a \(\omega\). La recta \(AI\) corta de nuevo al circuncírculo del triángulo \(ABC\) en \(P\ne A\). Sean \(K\) y \(L\) los puntos medios de \(AC\) y \(AB\), respectivamente. Demostrar que \(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\).
Problema 5
El caracol Turbo juega un juego en un tablero con 2024 filas y 2023 columnas. En 2022 de las casillas del tablero se han escondido monstruos. Inicialmente, Turbo no sabe donde está ninguno de los monstruos, pero sabe que hay exactamente un monstruo en cada fila excepto en la primera y en la última fila, y que cada columna contiene a lo más un monstruo.
Turbo hace una serie de intentos para ir de la primera a la última fila. En cada intento, elige empezar en cualquier casilla de la primera fila y a continuación repetidamente se mueve a una casilla vecina con la que comparta un lado. (Le está permitido regresar a una casilla visitada previamente.) Si llega a una casilla con un monstruo, su intento termina y es transportado devuelta a la primera fila para comenzar un nuevo intento. Los monstruos no se mueven, y Turbo recuerda si en cada casilla visitada hay o no hay un monstruo. Si llega a una casilla de la última fila, su intento termina y el juego finaliza.
Determinar el menor valor de \(n\) para el cual Turbo tiene una estrategia que le garantiza llegar a la última fila en el \(n\)-ésimo intento o antes, independientemente de la ubicación de los monstruos.
Problema 6
Sea \(\mathbb{Q}\) el conjunto de los números racionales. Una función \(f:\mathbb{Q}\to\mathbb{Q}\) se llama acuaesuliana si se satisface la siguiente propiedad: para cada \(x,y\in\mathbb{Q}\), \[ f(x+f(y))=f(x)+y \qquad\text{o}\qquad f(f(x)+y)=x+f(y). \]
Demostrar que existe un entero \(c\) tal que para toda función acuaesuliana \(f\) hay a lo más \(c\) números racionales distintos de la forma \(f(r)+f(-r)\) para algún número racional \(r\), y encontrar el menor valor posible de \(c\).
IMO 2024
6 道题及完整解答 · 官方试卷 (PDF)
问题 1
求所有实数 \(\alpha\) 满足:对任意正整数 \(n\),整数 \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] 均为 \(n\) 的倍数。(注:\(\lfloor z\rfloor\) 表示小于等于 \(z\) 的最大整数。例如,\(\lfloor-\pi\rfloor=-4\),\(\lfloor2\rfloor=\lfloor2.9\rfloor=2\)。)
问题 2
求所有正整数对 \((a,b)\) 满足:存在正整数 \(g\) 和 \(N\) 使得 \[ \gcd(a^n+b,b^n+a)=g \] 对所有整数 \(n\ge N\) 均成立。(注:\(\gcd(x,y)\) 表示整数 \(x\) 与 \(y\) 的最大公约数。)
问题 3
设 \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) 是一个无穷项的正整数序列,且 \(N\) 是一个正整数。已知对任意整数 \(n>N\),\(a_n\) 等于整数 \(a_{n-1}\) 在 \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\) 中出现的次数。
证明:序列 \(a_1,a_3,a_5,\ldots\) 与序列 \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) 两者至少有一个是最终周期的。
(一个无穷项的序列 \(b_1,b_2,b_3,\ldots\) 称为最终周期的,如果存在正整数 \(p\) 和 \(M\) 使得 \(b_{m+p}=b_m\) 对所有整数 \(m\ge M\) 均成立。)
问题 4
在三角形 \(ABC\) 中 \(AB<AC<BC\)。设三角形 \(ABC\) 的内心为 \(I\),内切圆为 \(\omega\)。点 \(X\)(\(X\) 异于 \(C\))在直线 \(BC\) 上,满足过 \(X\) 且平行于 \(AC\) 的直线与圆 \(\omega\) 相切。点 \(Y\)(\(Y\) 异于 \(B\))在直线 \(BC\) 上,满足过 \(Y\) 且平行于 \(AB\) 的直线与圆 \(\omega\) 相切。设直线 \(AI\) 与三角形 \(ABC\) 的外接圆交于另一点 \(P\)(\(P\) 异于 \(A\))。设 \(K\) 和 \(L\) 分别为线段 \(AC\) 和 \(AB\) 的中点。
证明:\(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\)。
问题 5
憨豆特工在一个 \(2024\) 行 \(2023\) 列的方格表上做游戏。方格表中恰有 \(2022\) 个方格各藏有一个坏人。初始时,憨豆不知道坏人的位置,但是他知道除了第一行和最后一行之外,每行恰有一个坏人,且每列至多有一个坏人。
憨豆想从第一行移动到最后一行,并进行若干轮尝试。在每一轮尝试中,憨豆可以在第一行中任意选取一个方格出发并不断移动,他每次可以移动到与当前所在方格有公共边的方格内。(他允许移动到之前已经到达过的方格。)若憨豆移动到一个有坏人的方格,则此轮尝试结束,并且他被传送回第一行开始新的一轮尝试。坏人在整个游戏过程中不移动,并且憨豆可以记住每个他经过的方格内是否有坏人。若憨豆到达最后一行的任意一个方格,则游戏结束。
求最小的正整数 \(n\),使得不论坏人的位置如何分布,憨豆总有策略可以确保他能够经过不超过 \(n\) 轮尝试到达最后一行。
问题 6
记 \(\mathbb Q\) 是所有有理数的集合。一个函数 \(f:\mathbb Q\to\mathbb Q\) 称为神奇函数,如果对任意 \(x,y\in\mathbb Q\) 均有:下述两个等式 \[ f(x+f(y))=f(x)+y\quad\text{与}\quad f(f(x)+y)=x+f(y) \] 至少有一个成立。
证明:存在整数 \(c\) 满足对任意一个神奇函数 \(f\),至多存在 \(c\) 个两两不同的有理数可以表示为 \(f(r)+f(-r)\) 的形式(\(r\in\mathbb Q\))。并求满足上述要求的最小整数 \(c\)。
IMO 2024
6 задач с полными решениями · Официальный текст задач (PDF)
Задача 1
Найдите все действительные числа \(\alpha\) такие, что для любого положительного целого \(n\) целое число \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] кратно \(n\). (Здесь \(\lfloor z\rfloor\) обозначает наибольшее целое число, не превосходящее \(z\). Например, \(\lfloor-\pi\rfloor=-4\) и \(\lfloor2\rfloor=\lfloor2{,}9\rfloor=2\).)
Задача 2
Найдите все пары \((a,b)\) положительных целых чисел, для которых существуют такие положительные целые \(g\) и \(N\), что \[ \operatorname{НОД}(a^n+b,\ b^n+a)=g \] для всех целых чисел \(n\ge N\). (Здесь \(\operatorname{НОД}(x,y)\) обозначает наибольший общий делитель целых чисел \(x\) и \(y\).)
Задача 3
Даны бесконечная последовательность положительных целых чисел \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) и положительное целое число \(N\). Известно, что для любого \(n>N\) число \(a_n\) равно количеству раз, которое число \(a_{n-1}\) встречается среди \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\). Докажите, что хотя бы одна из последовательностей \(a_1,a_3,a_5,\ldots\) и \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) является в конечном итоге периодической. (Последовательность \(b_1,b_2,b_3,\ldots\) называется в конечном итоге периодической, если существуют такие положительные целые числа \(p\) и \(M\), что \(b_{m+p}=b_m\) для всех \(m\ge M\).)
Задача 4
Пусть \(ABC\) — треугольник, в котором \(AB<AC<BC\). Пусть \(\omega\) — вписанная в треугольник \(ABC\) окружность, а \(I\) — ее центр. Пусть \(X\) — такая точка на прямой \(BC\), отличная от \(C\), что прямая, проходящая через \(X\) параллельно \(AC\), касается \(\omega\). Аналогично, пусть \(Y\) — такая точка на прямой \(BC\), отличная от \(B\), что прямая, проходящая через \(Y\) параллельно \(AB\), касается \(\omega\). Пусть \(AI\) пересекает описанную около треугольника \(ABC\) окружность второй раз в точке \(P\ne A\). Пусть \(K\) и \(L\) — середины сторон \(AC\) и \(AB\) соответственно. Докажите, что \(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\).
Задача 5
Улитка Турбо играет на доске, имеющей 2024 ряда и 2023 столбца, в следующую игру. В 2022 клетках доски прячутся монстры. Изначально Турбо не знает, где находится какой-либо из монстров, но она знает, что в каждом ряду, кроме первого и последнего, есть ровно один монстр и что в каждом столбце находится не более одного монстра.
Турбо делает серию попыток, чтобы пройти из первого ряда в последний. При каждой попытке она может выбрать в качестве начальной любую клетку в первом ряду, а затем совершает серию перемещений из клетки в соседнюю клетку, имеющую общую сторону. (Ей разрешается возвращаться в ранее посещенные клетки.) Если она посещает клетку с монстром, то её попытка завершается, и она переносится обратно в первый ряд, чтобы начать новую попытку. Монстры не двигаются, а Турбо запоминает, есть ли в каждой посещенной ею клетке монстр. Если она достигнет любой клетки в последнем ряду, её попытка завершается и игра кончается.
Определите минимальное значение \(n\) такое, что у Турбо есть стратегия, которая, независимо от местонахождений монстров, гарантирует достижение последней строки за \(n\) попыток или раньше.
Задача 6
Пусть \(\mathbb{Q}\) — множество всех рациональных чисел. Функция \(f:\mathbb{Q}\to\mathbb{Q}\) называется смежной, если выполнено следующее условие: для любых \(x,y\in\mathbb{Q}\) имеем \[ f(x+f(y))=f(x)+y\qquad\text{или}\qquad f(f(x)+y)=x+f(y). \]
Докажите, что существует целое число \(c\) такое, что для любой смежной функции \(f\) имеется не более \(c\) различных рациональных чисел вида \(f(r)+f(-r)\) для какого-то рационального \(r\), и найдите наименьшее возможное значение \(c\).
IMO 2024
6 مسائل مع حلول كاملة · ورقة المسائل الرسمية (PDF)
المسألة 1
حدد جميع الأعداد الحقيقية \(\alpha\) بحيث، لكل عدد صحيح موجب \(n\)، يكون العدد: \[ \lfloor\alpha\rfloor+\lfloor2\alpha\rfloor+\cdots+\lfloor n\alpha\rfloor \] مضاعفاً لـ \(n\). (لاحظ أن \(\lfloor z\rfloor\) يرمز إلى أكبر عدد صحيح أقل من أو يساوي \(z\). على سبيل المثال، \(\lfloor-\pi\rfloor=-4\) و \(\lfloor2\rfloor=\lfloor2.9\rfloor=2\).)
المسألة 2
حدد جميع أزواج الأعداد الصحيحة الموجبة \((a,b)\) بحيث يوجد عددان صحيحان موجبان \(g\) و \(N\) يحققان: \[ \gcd(a^n+b,b^n+a)=g \] لكل الأعداد الصحيحة \(n\ge N\). (لاحظ أن \(\gcd(x,y)\) ترمز للقاسم المشترك الأكبر للعددين الصحيحين \(x\) و \(y\).)
المسألة 3
لتكن \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) متتابعة لا نهائية من الأعداد الصحيحة الموجبة، وليكن \(N\) عدد صحيح موجب. لنفترض أنه، لكل \(n>N\)، يكون \(a_n\) مساوياً لعدد المرات التي يظهر فيها \(a_{n-1}\) في القائمة \(a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}\).
أثبت أن على الأقل واحدة من المتتابعتين \(a_1,a_3,a_5,\ldots\) و \(a_2,a_4,a_6,\ldots\) تكون دورية في النهاية.
(المتتابعة اللانهائية \(b_1,b_2,b_3,\ldots\) تكون دورية في النهاية إذا وجد عددان صحيحان موجبان \(p\) و \(M\) بحيث \(b_{m+p}=b_m\) لكل \(m\ge M\).)
المسألة 4
ليكن \(ABC\) مثلثاً بحيث \(AB<AC<BC\). لتكن \(\omega\) هي الدائرة الداخلية للمثلث \(ABC\)، ومركزها \(I\). لتكن \(X\) نقطة على الضلع \(BC\) تختلف عن \(C\) بحيث يكون المستقيم المار بالنقطة \(X\) والموازي لـ \(AC\) مماساً لـ \(\omega\). وبالمثل، لتكن \(Y\) نقطة على الضلع \(BC\) تختلف عن \(B\) بحيث يكون المستقيم المار بالنقطة \(Y\) والموازي لـ \(AB\) مماساً لـ \(\omega\). ليكن \(AI\) يقطع الدائرة المحيطة بالمثلث \(ABC\) مرة أخرى عند \(P\ne A\). لتكن \(K\) و \(L\) نقطتي منتصف \(AC\) و \(AB\) على الترتيب.
أثبت أن \(\angle KIL+\angle YPX=180^\circ\).
المسألة 5
يلعب الحلزون توربو لعبة على رقعة تحتوي على \(2024\) صفاً و \(2023\) عموداً. هناك وحوش مخفية في \(2022\) من الخلايا. في البداية، لا يعرف توربو مكان أي من الوحوش، ولكنه يعرف أن هناك وحشاً واحداً بالضبط في كل صف باستثناء الصف الأول والصف الأخير، وأن كل عمود يحتوي على وحش واحد على الأكثر.
يقوم توربو بمحاولات متتالية للانتقال من الصف الأول إلى الصف الأخير. في كل محاولة، يختار البدء في أي خلية في الصف الأول، ثم ينتقل بشكل متكرر إلى خلية مجاورة تشترك في ضلع مشترك. (يسمح له بالعودة إلى خلية زارها من قبل). إذا وصل إلى خلية بها وحش، تنتهي محاولته ويتم نقله مرة أخرى إلى الصف الأول لبدء محاولة جديدة. الوحوش لا تتحرك، وتوربو يتذكر ما إذا كانت كل خلية زارها تحتوي على وحش أم لا. إذا وصل إلى أي خلية في الصف الأخير، تنتهي محاولته وتنتهي اللعبة.
حدد القيمة الصغرى لـ \(n\) التي يمتلك توربو استراتيجية تضمن الوصول إلى الصف الأخير في المحاولة رقم \(n\) أو قبلها، بغض النظر عن مواقع الوحوش.
المسألة 6
لتكن \(\mathbb Q\) مجموعة الأعداد النسبية. تسمى الدالة \(f:\mathbb Q\to\mathbb Q\) مائية إذا تحققت الخاصية التالية: لكل \(x,y\in\mathbb Q\)، \[ f(x+f(y))=f(x)+y \qquad\text{أو}\qquad f(f(x)+y)=x+f(y). \] أثبت أنه يوجد عدد صحيح \(c\) بحيث لأي دالة مائية \(f\) هناك على الأكثر \(c\) عدداً نسبياً مختلفاً على الشكل \(f(r)+f(-r)\) لعدد نسبي \(r\)، وأوجد أصغر قيمة ممكنة لـ \(c\).