III etap XLIX Olimpiady Matematycznej
| Załącznik | Wielkość |
|---|---|
| XLVIII OM III etap - Zadania [1] | 51.06 KB |
| XLVIII OM III etap - Rozwiązania [2] | 74.04 KB |
Liczby całkowite dodatnie
,
,
,
,
,
,
spełniają warunki:
![]() |
Wyznaczyć
.
Oznaczmy:
,
,
. Wówczas
,
. Są to z założenia liczby dodatnie. Tak więc
![]() |
Dalej,
. Z nierówności (1) wynika, że
. Jedynymi dzielnikami liczby
mającymi postać
(gdzie
) są liczby
,
,
, odpowiadające wartościom
,
,
. Iloczyn
powinien mieć - odpowiednio - wartość:
,
,
. Pierwsza możliwość prowadzi do sprzeczności z warunkiem (1). Druga i trzecia możliwość daje (w połączeniu z warunkiem (1)) rozwiązania
oraz
. W każdym przypadku
.
Znaleźć wszystkie trójki liczb rzeczywistych
,
,
spełniające układ równań
![]() |
Przypuśćmy, że liczby
,
,
spełniają dany układ; z drugiego równania wynika, że
![]() |
Dalej mamy
![]() |
co na mocy pierwszego równania układu daje:
![]() |
Zachodzi też nierówność
![]() |
czyli
![]() |
Dzięki własności (1) możemy pomnożyć nierówności (3) i (4) stronami:
![]() |
Zgodnie z drugim równaniem układu, nierówność (5) ma być równością. To znaczy, że albo obie mnożone nierówności (3) i (4) są równościami, albo wyrażenia po obu stronach (4) są równe zeru. W pierwszym przypadku znak równości w związkach (2) i (3) prowadzi do wniosku, że
. W drugim przypadku iloczyny
,
,
są równe zeru, czyli pewne dwie spośród liczb
,
,
są równe zeru; trzecia musi być równa
, zgodnie z pierwszym równaniem układu. Daje to osiem trójek
spełniających dany układ równań:
![]() |
gdzie
.
Środkowe ścian bocznych
,
,
ostrosłupa
poprowadzone z wierzchołka
tworzą równe kąty z krawędziami, do których zostały poprowadzone. Wykazać, że pole każdej ściany bocznej jest mniejsze od sumy pól pozostałych dwóch ścian bocznych.
Udowodnimy nierówność
![]() |
(pozostałe dwie nierówności dostaniemy analogicznie). Oznaczmy przez
,
,
odpowiednio środki krawędzi
,
,
. Odcinki
,
,
tworzą równe kąty odpowiednio z krawędziami
,
,
; oznaczmy ten wspólny kąt przez
. Niech
będzie wysokością trójkąta
. Mamy:
![]() |
Analogicznie:
![]() |
Ponieważ
, więc wykorzystując równości (2) i (3) możemy zapisać nierówność (1) w następującej równoważnej postaci:
![]() |
Rozważmy czworościan
. Niech
będzie takim punktem płaszczyzny
, że
,
oraz punkty
i
leżą po przeciwnych stronach prostej
. Oznaczmy przez
punkt przecięcia prostej
z odcinkiem
. Ponieważ trójkąty
i
są przystające, więc
. Dla czworokąta
zachodzi nierówność Ptolemeusza:
![]() |
Stąd otrzymujemy
![]() |
czyli nierówność (4), która jest równoważna nierówności (1).
Ciąg
jest określony wzorami
![]() |
Dla każdej liczby całkowitej
wyznaczyć liczbę numerów
spełniających warunki
![]() |
Uwaga:
jest największą liczbą całkowitą nie przekraczającą
.
Każdej liczbie całkowitej
przyporządkowujemy skończony ciąg symboli dwóch rodzajów: kropek i przecinków. Zapisujemy liczbę
w systemie dwójkowym. Pomiędzy każde dwie kolejne cyfry wstawiamy kropkę, gdy te cyfry są jednakowe, a przecinek, gdy są różne. Jeżeli
spełnia nierówność
, czyli jest (w systemie dwójkowym) liczbą
-cyfrową, to wstawione w opisany sposób kropki i przecinki tworzą ciąg
-wyrazowy. Będziemy go nazywali {\it kodem} liczby
. Każdy taki ciąg kropek i przecinków jest kodem dokładnie jednej liczby
: na początku ma ona jedynkę, a dalsze cyfry są wyznaczone przez kolejne symbole kodu. Kod
-wyrazowy wyznacza liczbę
-cyfrową.
Oznaczmy przez
liczbę kropek, a przez
liczbę przecinków w kodzie liczby
i przyjmijmy
.
Niech
będzie dowolną liczbą
-cyfrową (
). Skreślając jej ostatnią cyfrę otrzymujemy zapis dwójkowy liczby
. Jeśli ostatnie dwie cyfry liczby
są równe, to
,
. Jeśli ostatnie dwie cyfry liczby
są różne, to
,
. Pierwsza z tych sytuacji ma miejsce, gdy
lub
, druga - gdy
lub
. Różnica
wynosi
w pierwszym przypadku, zaś
w drugim przypadku.
Dokładnie takie same wartości przybiera różnica
. Dla
mamy
. Stąd wniosek, że
, czyli
, dla
. Zatem dla
-cyfrowej liczby
równość
zachodzi wtedy i tylko wtedy, gdy w jej
-wyrazowym kodzie jest tyle samo symboli każdego rodzaju. Liczba takich
-wyrazowych ciągów wynosi
, gdy
jest liczbą parzystą, oraz
, gdy
jest liczbą nieparzystą. Tyle jest więc numerów
spełniających zadane warunki.
Dany jest pięciokąt wypukły
, w którym
oraz
. Niech
będzie punktem boku
wyznaczonym przez warunek
. Udowodnić, że
oraz
.
Na przedłużeniu odcinka
odkładamy odcinek
. Z warunków zadania wynika, że trójkąty prostokątne
i
są przystające. Stąd
oraz
![]() |
Ponieważ również
, więc trójkąty
i
są podobne. Oznaczając przez
punkt przecięcia prostych
i
dostajemy równość
![]() |
która dowodzi, że punkty
,
,
,
leżą na jednym okręgu. Zatem
![]() |
Ze związków
![]() |
wynika, że proste
i
są równoległe. Stąd
, co w połączeniu ze wzorem (1) daje pierwszą równość tezy. Druga jest analogiczna.
Na okręgu o promieniu
leży
różnych punktów (
). Niech
będzie liczbą odcinków o końcach w tych punktach i długości większej niż
. Dowieść, że
.
Odcinek o końcach w rozważanym zbiorze będziemy nazywać długim, jeśli jego długość jest większa niż
, a krótkim w przeciwnym przypadku. Tak więc
jest liczbą długich odcinków. W dany okrąg wpisujemy kwadrat
tak, by żaden z danych
punktów nie był jego wierzchołkiem. Przyjmijmy, że na łukach
,
,
,
leży odpowiednio
punktów,
punktów,
punktów,
punktów. Weźmy pod uwagę zbiór wszystkich czworokątów mających wierzchołki w danych punktach, po jednym na każdym z czterech łuków. Jest
takich czworokątów. Każdy czworokąt wpisany w dany okrąg ma co najmniej jeden bok krótki.
Przyporządkujmy każdemu czworokątowi (z rozważanego zbioru) jeden z jego krótkich boków i pomalujmy ten wybrany bok na zielono. Ustalony zielony odcinek mający końce na łukach
i
mógł zostać przyporządkowany co najwyżej
czworokątom, a więc co najwyżej
czworokątom, gdzie
jest największą z liczb
,
,
,
. Tak samo da się oszacować liczbę czworokątów, którym został przyporządkowany dowolnie ustalony zielony odcinek (o końcach w którychkolwiek dwóch sąsiednich łukach). Stąd wniosek, że łączna liczba zielonych odcinków jest nie mniejsza niż
.
Wszystkie zielone odcinki są krótkie. Oczywiście takie wszystkie odcinki mające oba końce w jednym łuku są krótkie. Zatem liczba krótkich odcinków, równa
, spełnia oszacowanie:
![]() |
Można przyjąć (przesuwając w razie potrzeby oznaczenia), że
. Otrzymana nierówność przybiera po przekształceniu postać:
![]() |
(skorzystaliśmy z tego, że
). A zatem
![]() |
Odnośniki:
[1] https://archom.ptm.org.pl/sites/default/files/om48_3.pdf
[2] https://archom.ptm.org.pl/sites/default/files/om48_3r.pdf