[Shortlists] International Mathematical Olympiad 2001


Geometry

  1. Let $A_1$ be the center of the square inscribed in acute triangle $ABC$ with two vertices of the square on side $BC$. Thus one of the two remaining vertices of the square is on side $AB$ and the other is on $AC$. Points $B_1,\ C_1$ are defined in a similar way for inscribed squares with two vertices on sides $AC$ and $AB$, respectively. Prove that lines $AA_1,\ BB_1,\ CC_1$ are concurrent.
  2. Consider an acute-angled triangle $ABC$. Let $P$ be the foot of the altitude of triangle $ABC$ issuing from the vertex $A$, and let $O$ be the circumcenter of triangle $ABC$. Assume that $\angle C \geq \angle B+30^{\circ}$. Prove that $\angle A+\angle COP < 90^{\circ}$.
  3. Let $ABC$ be a triangle with centroid $G$. Determine, with proof, the position of the point $P$ in the plane of $ABC$ such that $AP{\cdot}AG + BP{\cdot}BG + CP{\cdot}CG$ is a minimum, and express this minimum value in terms of the side lengths of $ABC$.
  4. Let $M$ be a point in the interior of triangle $ABC$. Let $A'$ lie on $BC$ with $MA'$ perpendicular to $BC$. Define $B'$ on $CA$ and $C'$ on $AB$ similarly. Define \[ p(M) = \frac{MA' \cdot MB' \cdot MC'}{MA \cdot MB \cdot MC}. \] Determine, with proof, the location of $M$ such that $p(M)$ is maximal. Let $\mu(ABC)$ denote this maximum value. For which triangles $ABC$ is the value of $\mu(ABC)$ maximal?
  5. Let $ABC$ be an acute triangle. Let $DAC,EAB$, and $FBC$ be isosceles triangles exterior to $ABC$, with $DA=DC, EA=EB$, and $FB=FC$, such that \[ \angle ADC = 2\angle BAC, \quad \angle BEA= 2 \angle ABC, \quad \angle CFB = 2 \angle ACB. \] Let $D'$ be the intersection of lines $DB$ and $EF$, let $E'$ be the intersection of $EC$ and $DF$, and let $F'$ be the intersection of $FA$ and $DE$. Find, with proof, the value of the sum \[ \frac{DB}{DD'}+\frac{EC}{EE'}+\frac{FA}{FF'}. \]
  6. Let $ABC$ be a triangle and $P$ an exterior point in the plane of the triangle. Suppose the lines $AP$, $BP$, $CP$ meet the sides $BC$, $CA$, $AB$ (or extensions thereof) in $D$, $E$, $F$, respectively. Suppose further that the areas of triangles $PBD$, $PCE$, $PAF$ are all equal. Prove that each of these areas is equal to the area of triangle $ABC$ itself.
  7. Let $O$ be an interior point of acute triangle $ABC$. Let $A_1$ lie on $BC$ with $OA_1$ perpendicular to $BC$. Define $B_1$ on $CA$ and $C_1$ on $AB$ similarly. Prove that $O$ is the circumcenter of $ABC$ if and only if the perimeter of $A_1B_1C_1$ is not less than any one of the perimeters of $AB_1C_1, BC_1A_1$, and $CA_1B_1$.
  8. Let $ABC$ be a triangle with $\angle BAC = 60^{\circ}$. Let $AP$ bisect $\angle BAC$ and let $BQ$ bisect $\angle ABC$, with $P$ on $BC$ and $Q$ on $AC$. If $AB + BP = AQ + QB$, what are the angles of the triangle?

Number Theory

  1. Prove that there is no positive integer $n$ such that, for $k = 1,2,\ldots,9$, the leftmost digit (in decimal notation) of $(n+k)!$ equals $k$.
  2. Consider the system $x + y = z + u,$ $2xy \& = zu.$ Find the greatest value of the real constant $m$ such that $m \leq x/y$ for any positive integer solution $(x,y,z,u)$ of the system, with $x \geq y$.
  3. Let $ a_1 = 11^{11}$, $a_2 = 12^{12}$, $a_3 = 13^{13}$, and $$a_n = |a_{n - 1} - a_{n - 2}| + |a_{n - 2} - a_{n - 3}|, n \geq 4.$$ Determine $ a_{14^{14}}$.
  4. Let $p \geq 5$ be a prime number. Prove that there exists an integer $a$ with $1 \leq a \leq p-2$ such that neither $a^{p-1}-1$ nor $(a+1)^{p-1}-1$ is divisible by $p^2$.
  5. Let $a > b > c > d$ be positive integers and suppose that \[ ac + bd = (b+d+a-c)(b+d-a+c). \] Prove that $ab + cd$ is not prime.
  6. Is it possible to find $100$ positive integers not exceeding $25,000$, such that all pairwise sums of them are different?

    Algebra

    1. Let $ T$ denote the set of all ordered triples $ (p,q,r)$ of nonnegative integers. Find all functions $ f: T \rightarrow \mathbb{R}$ satisfying \[ f(p,q,r) = \begin{cases} 0 & \text{if} \; pqr = 0, \\ 1 + \frac{1}{6}(f(p + 1,q - 1,r) + f(p - 1,q + 1,r) & \\ + f(p - 1,q,r + 1) + f(p + 1,q,r - 1) & \\ + f(p,q + 1,r - 1) + f(p,q - 1,r + 1)) & \text{otherwise} \end{cases} \]for all nonnegative integers $ p$, $ q$, $ r$.
    2. Let $a_0, a_1, a_2, \ldots$ be an arbitrary infinite sequence of positive numbers. Show that the inequality $1 + a_n > a_{n-1} \sqrt[n]{2}$ holds for infinitely many positive integers $n$.
    3. Let $x_1,x_2,\ldots,x_n$ be arbitrary real numbers. Prove the inequality \[ \frac{x_1}{1+x_1^2} + \frac{x_2}{1+x_1^2 + x_2^2} + \cdots + \frac{x_n}{1 + x_1^2 + \cdots + x_n^2} < \sqrt{n}. \]
    4. Find all functions $f: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}$, satisfying \[ f(xy)(f(x) - f(y)) = (x-y)f(x)f(y) \] for all $x,y$.
    5. Find all positive integers $a_1, a_2, \ldots, a_n$ such that \[ \frac{99}{100} = \frac{a_0}{a_1} + \frac{a_1}{a_2} + \cdots + \frac{a_{n-1}}{a_n}, \] where $a_0 = 1$ and $(a_{k+1}-1)a_{k-1} \geq a_k^2(a_k - 1)$ for $k = 1,2,\ldots,n-1$.
    6. Prove that for all positive real numbers $a,b,c$, \[ \frac{a}{\sqrt{a^2 + 8bc}} + \frac{b}{\sqrt{b^2 + 8ca}} + \frac{c}{\sqrt{c^2 + 8ab}} \geq 1. \]

    Combinatorics

    1. Let $A = (a_1, a_2, \ldots, a_{2001})$ be a sequence of positive integers. Let $m$ be the number of 3-element subsequences $(a_i,a_j,a_k)$ with $1 \leq i < j < k \leq 2001$, such that $a_j = a_i + 1$ and $a_k = a_j + 1$. Considering all such sequences $A$, find the greatest value of $m$.
    2. Let $n$ be an odd integer greater than 1 and let $c_1, c_2, \ldots, c_n$ be integers. For each permutation $a = (a_1, a_2, \ldots, a_n)$ of $\{1,2,\ldots,n\}$, define $S(a) = \sum_{i=1}^n c_i a_i$. Prove that there exist permutations $a \neq b$ of $\{1,2,\ldots,n\}$ such that $n!$ is a divisor of $S(a)-S(b)$.
    3. Define a $ k$-clique to be a set of $ k$ people such that every pair of them are acquainted with each other. At a certain party, every pair of 3-cliques has at least one person in common, and there are no 5-cliques. Prove that there are two or fewer people at the party whose departure leaves no 3-clique remaining.
    4. A set of three nonnegative integers $\{x,y,z\}$ with $x < y < z$ is called historic if $\{z-y,y-x\} = \{1776,2001\}$. Show that the set of all nonnegative integers can be written as the union of pairwise disjoint historic sets.
    5. Find all finite sequences $(x_0, x_1, \ldots,x_n)$ such that for every $j$, $0 \leq j \leq n$, $x_j$ equals the number of times $j$ appears in the sequence.
    6. For a positive integer $n$ define a sequence of zeros and ones to be balanced if it contains $n$ zeros and $n$ ones. Two balanced sequences $a$ and $b$ are neighbors if you can move one of the $2n$ symbols of $a$ to another position to form $b$. For instance, when $n = 4$, the balanced sequences $01101001$ and $00110101$ are neighbors because the third (or fourth) zero in the first sequence can be moved to the first or second position to form the second sequence. Prove that there is a set $S$ of at most $\frac{1}{n+1} \binom{2n}{n}$ balanced sequences such that every balanced sequence is equal to or is a neighbor of at least one sequence in $S$.
    7. A pile of $n$ pebbles is placed in a vertical column. This configuration is modified according to the following rules. A pebble can be moved if it is at the top of a column which contains at least two more pebbles than the column immediately to its right. (If there are no pebbles to the right, think of this as a column with 0 pebbles.) At each stage, choose a pebble from among those that can be moved (if there are any) and place it at the top of the column to its right. If no pebbles can be moved, the configuration is called a final configuration. For each $n$, show that, no matter what choices are made at each stage, the final configuration obtained is unique. Describe that configuration in terms of $n$.
    8. Twenty-one girls and twenty-one boys took part in a mathematical competition. It turned out that each contestant solved at most six problems, and for each pair of a girl and a boy, there was at least one problem that was solved by both the girl and the boy. Show that there is a problem that was solved by at least three girls and at least three boys.
    MOlympiad.NET là dự án thu thập và phát hành các đề thi tuyển sinh và học sinh giỏi toán. Quý bạn đọc muốn giúp chúng tôi chỉnh sửa đề thi này, xin hãy để lại bình luận facebook (có thể đính kèm hình ảnh) hoặc google (có thể sử dụng $\LaTeX$) bên dưới. BBT rất mong bạn đọc ủng hộ UPLOAD đề thi và đáp án mới hoặc liên hệ
    Chúng tôi nhận tất cả các định dạng của tài liệu: $\TeX$, PDF, WORD, IMG,...



    Name

    Abel Albania AMM Amsterdam An Giang Andrew Wiles Anh APMO Austria (Áo) Ba Đình Ba Lan Bà Rịa Vũng Tàu Bắc Bộ Bắc Giang Bắc Kạn Bạc Liêu Bắc Ninh Bắc Trung Bộ Bài Toán Hay Balkan Baltic Way BAMO Bất Đẳng Thức Bến Tre Benelux Bình Định Bình Dương Bình Phước Bình Thuận Birch BMO Booklet Bosnia Herzegovina BoxMath Brazil British Bùi Đắc Hiên Bùi Thị Thiện Mỹ Bùi Văn Tuyên Bùi Xuân Diệu Bulgaria Buôn Ma Thuột BxMO Cà Mau Cần Thơ Canada Cao Bằng Cao Quang Minh Câu Chuyện Toán Học Caucasus CGMO China - Trung Quốc Chọn Đội Tuyển Chu Tuấn Anh Chuyên Đề Chuyên Sư Phạm Chuyên Trần Hưng Đạo Collection College Mathematic Concours Cono Sur Contest Correspondence Cosmin Poahata Crux Czech-Polish-Slovak Đà Nẵng Đa Thức Đại Số Đắk Lắk Đắk Nông Đan Phượng Danube Đào Thái Hiệp ĐBSCL Đề Thi Đề Thi HSG Đề Thi JMO Điện Biên Định Lý Định Lý Beaty Đỗ Hữu Đức Thịnh Do Thái Doãn Quang Tiến Đoàn Quỳnh Đoàn Văn Trung Đống Đa Đồng Nai Đồng Tháp Du Hiền Vinh Đức Duyên Hải Bắc Bộ E-Book EGMO ELMO EMC Epsilon Estonian Euler Evan Chen Fermat Finland Forum Of Geometry Furstenberg G. Polya Gặp Gỡ Toán Học Gauss GDTX Geometry Gia Lai Gia Viễn Giải Tích Hàm Giảng Võ Giới hạn Goldbach Hà Giang Hà Lan Hà Nam Hà Nội Hà Tĩnh Hà Trung Kiên Hải Dương Hải Phòng Hậu Giang Hậu Lộc Hilbert Hình Học HKUST Hòa Bình Hoài Nhơn Hoàng Bá Minh Hoàng Minh Quân Hodge Hojoo Lee HOMC HongKong HSG 10 HSG 10 Bắc Giang HSG 10 Thái Nguyên HSG 11 HSG 11 Bắc Giang HSG 11 Thái Nguyên HSG 12 HSG 12 2010-2011 HSG 12 2011-2012 HSG 12 2012-2013 HSG 12 2013-2014 HSG 12 2014-2015 HSG 12 2015-2016 HSG 12 2016-2017 HSG 12 2017-2018 HSG 12 2018-2019 HSG 12 2019-2020 HSG 12 2020-2021 HSG 12 2021-2022 HSG 12 Bắc Giang HSG 12 Đồng Tháp HSG 12 Quảng Nam HSG 12 Quảng Ninh HSG 12 Thái Nguyên HSG 9 HSG 9 2010-2011 HSG 9 2011-2012 HSG 9 2012-2013 HSG 9 2013-2014 HSG 9 2014-2015 HSG 9 2015-2016 HSG 9 2016-2017 HSG 9 2017-2018 HSG 9 2018-2019 HSG 9 2019-2020 HSG 9 2020-2021 HSG 9 2021-202 HSG 9 2021-2022 HSG 9 Bắc Giang HSG 9 Đồng Tháp HSG 9 Quảng Nam HSG 9 Quảng Ninh HSG Cấp Trường HSG Quốc Gia HSG Quốc Tế Hứa Lâm Phong Hứa Thuần Phỏng Hùng Vương Hưng Yên Hương Sơn Huỳnh Kim Linh Hy Lạp IMC IMO IMT India - Ấn Độ Inequality InMC International Iran Jakob JBMO Jewish Journal Junior K2pi Kazakhstan Khánh Hòa KHTN Kiên Giang Kim Liên Kon Tum Korea - Hàn Quốc Kvant Kỷ Yếu Lai Châu Lâm Đồng Lạng Sơn Langlands Lào Cai Lê Hải Châu Lê Hải Khôi Lê Hoành Phò Lê Khánh Sỹ Lê Minh Cường Lê Phúc Lữ Lê Phương Lê Quý Đôn Lê Viết Hải Lê Việt Hưng Leibniz Long An Lớp 10 Lớp 10 Chuyên Lớp 10 Không Chuyên Lớp 11 Lục Ngạn Lượng giác Lương Tài Lưu Giang Nam Lý Thánh Tông Macedonian Malaysia Margulis Mark Levi Mathematical Excalibur Mathematical Reflections Mathematics Magazine Mathematics Today Mathley MathLinks MathProblems Journal Mathscope MathsVN MathVN MEMO Metropolises Mexico MIC Michael Guillen Mochizuki Moldova Moscow MYM MYTS Nam Định Nam Phi National Nesbitt Newton Nghệ An Ngô Bảo Châu Ngô Việt Hải Ngọc Huyền Nguyễn Anh Tuyến Nguyễn Bá Đang Nguyễn Đình Thi Nguyễn Đức Tấn Nguyễn Đức Thắng Nguyễn Duy Khương Nguyễn Duy Tùng Nguyễn Hữu Điển Nguyễn Mình Hà Nguyễn Minh Tuấn Nguyễn Phan Tài Vương Nguyễn Phú Khánh Nguyễn Phúc Tăng Nguyễn Quản Bá Hồng Nguyễn Quang Sơn Nguyễn Tài Chung Nguyễn Tăng Vũ Nguyễn Tất Thu Nguyễn Thúc Vũ Hoàng Nguyễn Trung Tuấn Nguyễn Tuấn Anh Nguyễn Văn Huyện Nguyễn Văn Mậu Nguyễn Văn Nho Nguyễn Văn Quý Nguyễn Văn Thông Nguyễn Việt Anh Nguyễn Vũ Lương Nhật Bản Nhóm $\LaTeX$ Nhóm Toán Ninh Bình Ninh Thuận Nội Suy Lagrange Nội Suy Newton Nordic Olympiad Corner Olympiad Preliminary Olympic 10 Olympic 10/3 Olympic 11 Olympic 12 Olympic 24/3 Olympic 24/3 Quảng Nam Olympic 27/4 Olympic 30/4 Olympic KHTN Olympic Sinh Viên Olympic Tháng 4 Olympic Toán Olympic Toán Sơ Cấp PAMO Phạm Đình Đồng Phạm Đức Tài Phạm Huy Hoàng Pham Kim Hung Phạm Quốc Sang Phan Huy Khải Phan Thành Nam Pháp Philippines Phú Thọ Phú Yên Phùng Hồ Hải Phương Trình Hàm Phương Trình Pythagoras Pi Polish Problems PT-HPT PTNK Putnam Quảng Bình Quảng Nam Quảng Ngãi Quảng Ninh Quảng Trị Quỹ Tích Riemann RMM RMO Romania Romanian Mathematical Russia Sách Thường Thức Toán Sách Toán Sách Toán Cao Học Sách Toán THCS Saudi Arabia - Ả Rập Xê Út Scholze Serbia Sharygin Shortlists Simon Singh Singapore Số Học - Tổ Hợp Sóc Trăng Sơn La Spain Star Education Stars of Mathematics Swinnerton-Dyer Talent Search Tăng Hải Tuân Tạp Chí Tập San Tây Ban Nha Tây Ninh Thạch Hà Thái Bình Thái Nguyên Thái Vân Thanh Hóa THCS Thổ Nhĩ Kỳ Thomas J. Mildorf THPT Chuyên Lê Quý Đôn THPTQG THTT Thừa Thiên Huế Tiền Giang Tin Tức Toán Học Titu Andreescu Toán 12 Toán Cao Cấp Toán Chuyên Toán Rời Rạc Toán Tuổi Thơ Tôn Ngọc Minh Quân TOT TPHCM Trà Vinh Trắc Nghiệm Trắc Nghiệm Toán Trại Hè Trại Hè Hùng Vương Trại Hè Phương Nam Trần Đăng Phúc Trần Minh Hiền Trần Nam Dũng Trần Phương Trần Quang Hùng Trần Quốc Anh Trần Quốc Luật Trần Quốc Nghĩa Trần Tiến Tự Trịnh Đào Chiến Trường Đông Trường Hè Trường Thu Trường Xuân TST TST 2010-2011 TST 2011-2012 TST 2012-2013 TST 2013-2014 TST 2014-2015 TST 2015-2016 TST 2016-2017 TST 2017-2018 TST 2018-2019 TST 2019-2020 TST 2020-2021 TST 2021-2022 TST Bắc Giang TST Đồng Tháp TST Quảng Nam TST Quảng Ninh TST Thái Nguyên Tuyên Quang Tuyển Sinh Tuyển Sinh 10 Tuyển Sinh 10 Đồng Tháp Tuyển Sinh 10 Quảng Nam Tuyển Sinh 10 Quảng Ninh Tuyển Sinh 10 Thái Nguyên Tuyển Sinh 2010-2011 Tuyển Sinh 2011-2012 Tuyển Sinh 2011-2022 Tuyển Sinh 2012-2013 Tuyển Sinh 2013-2014 Tuyển Sinh 2014-2015 Tuyển Sinh 2015-2016 Tuyển Sinh 2016-2017 Tuyển Sinh 2017-2018 Tuyển Sinh 2018-2019 Tuyển Sinh 2019-2020 Tuyển Sinh 2020-2021 Tuyển Sinh 2021-202 Tuyển Sinh 2021-2022 Tuyển Sinh THPT Bắc Giang Tuyển Tập Tuymaada UK - Anh Undergraduate USA - Mỹ USA TSTST USAJMO USATST USEMO Uzbekistan Vasile Cîrtoaje Vật Lý Viện Toán Học Vietnam Viktor Prasolov VIMF Vinh Vĩnh Long Vĩnh Phúc Virginia Tech VLTT VMEO VMF VMO VNTST Võ Anh Khoa Võ Quốc Bá Cẩn Võ Thành Văn Vojtěch Jarník Vũ Hữu Bình Vương Trung Dũng WFNMC Journal Wiles Yên Bái Yên Định Yên Thành Zhautykov Zhou Yuan Zhe
    false
    ltr
    item
    MOlympiad.NET: [Shortlists] International Mathematical Olympiad 2001
    [Shortlists] International Mathematical Olympiad 2001
    MOlympiad.NET
    https://www.molympiad.net/2017/08/imo-2001-shortlists.html
    https://www.molympiad.net/
    https://www.molympiad.net/
    https://www.molympiad.net/2017/08/imo-2001-shortlists.html
    true
    2506595080985176441
    UTF-8
    Not found any posts Not found any related posts VIEW ALL Readmore Reply Cancel reply Delete By Home PAGES POSTS View All RECOMMENDED FOR YOU Tag ARCHIVE SEARCH ALL POSTS Not found any post match with your request Back Home Contents See also related Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat January February March April May June July August September October November December Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec just now 1 minute ago $$1$$ minutes ago 1 hour ago $$1$$ hours ago Yesterday $$1$$ days ago $$1$$ weeks ago more than 5 weeks ago Followers Follow Copy All Code Select All Code All codes were copied to your clipboard Can not copy the codes / texts, please press [CTRL]+[C] (or CMD+C with Mac) to copy THIS PREMIUM CONTENT IS LOCKED
    PLEASE FOLLOW THE INSTRUCTIONS TO VIEW THIS CONTENT
    NỘI DUNG CAO CẤP NÀY ĐÃ BỊ KHÓA
    XIN HÃY LÀM THEO HƯỚNG DẪN ĐỂ XEM NỘI DUNG NÀY
    STEP 1: SHARE THIS ARTICLE TO A SOCIAL NETWORK
    BƯỚC 1: CHIA SẺ BÀI VIẾT NÀY LÊN MẠNG XÃ HỘI
    STEP 2: CLICK THE LINK ON YOUR SOCIAL NETWORK
    BƯỚC 2: BẤM VÀO ĐƯỜNG DẪN TRÊN MẠNG XÃ HỘI CỦA BẠN