[Shortlists & Solutions] Ex-experimental Math Olympiad 2011


Algebra

  1. Let $n$ be a positive integer. There are $n$ soldiers stationed on the $n$th root of unity in the complex plane. Each round, you pick a point, and all the soldiers shoot in a straight line towards that point; if their shot hits another soldier, the hit soldier dies and no longer shoots during the next round. What is the minimum number of rounds, in terms of $n$, required to eliminate all the soldiers?
  2. Find all functions $f:\mathbb{R}^+\to\mathbb{R}^+$ such that whenever $a>b>c>d>0$ and $ad=bc$, \[f(a+d)+f(b-c)=f(a-d)+f(b+c).\]
  3. Let $N$ be a positive integer. Define a sequence $a_0,a_1,\ldots$ by $a_0=0$, $a_1=1$, and $a_{n+1}+a_{n-1}=a_n(2-1/N)$ for $n\ge1$. Prove that $a_n<\sqrt{N+1}$ for all $n$. 
  4. In terms of $n\ge2$, find the largest constant $c$ such that for all nonnegative $a_1,a_2,\ldots,a_n$ satisfying $a_1+a_2+\cdots+a_n=n$, the following inequality holds \[\frac1{n+ca_1^2}+\frac1{n+ca_2^2}+\cdots+\frac1{n+ca_n^2}\le \frac{n}{n+c}.\]
  5. Given positive reals $x,y,z$ such that $xy+yz+zx=1$, show that \[\sum_{\text{cyc}}\sqrt{(xy+kx+ky)(xz+kx+kz)}\ge k^2,\]where $k=2+\sqrt{3}$. 
  6. Let $Q(x)$ be a polynomial with integer coefficients. Prove that there exists a polynomial $P(x)$ with integer coefficients such that for every integer $n\ge\deg{Q}$, \[\sum_{i=0}^{n}\frac{!i P(i)}{i!(n-i)!} = Q(n),\]where $!i$ denotes the number of derangements (permutations with no fixed points) of $1,2,\ldots,i$. 
  7. Determine whether there exist two reals $x,y$ and a sequence $\{a_n\}_{n=0}^{\infty}$ of nonzero reals such that $a_{n+2}=xa_{n+1}+ya_n$ for all $n\ge0$ and for every positive real number $r$, there exist positive integers $i,j$ such that $|a_i|1$ be an integer and $a,b,c$ be three complex numbers such that $a+b+c=0$ and $a^n+b^n+c^n=0$. Prove that two of $a,b,c$ have the same magnitude.

Combinatorics

  1. Let $S$ be a finite set, and let $F$ be a family of subsets of $S$ such that
    a) If $A\subseteq S$, then $A\in F$ if and only if $S\setminus A\notin F$;
    b) If $A\subseteq B\subseteq S$ and $B\in F$, then $A\in F$.
    Determine if there must exist a function $f:S\to\mathbb{R}$ such that for every $A\subseteq S$, $A\in F$ if and only if \[\sum_{s\in A}f(s)<\sum_{s\in S\setminus A}f(s).\]
  2. A directed graph has each vertex with outdegree 2. Prove that it is possible to split the vertices into 3 sets so that for each vertex $v$, $v$ is not simultaneously in the same set with both of the vertices that it points to. 
  3. Wanda the Worm likes to eat Pascal's triangle. One day, she starts at the top of the triangle and eats $\textstyle\binom{0}{0}=1$. Each move, she travels to an adjacent positive integer and eats it, but she can never return to a spot that she has previously eaten. If Wanda can never eat numbers $a,b,c$ such that $a+b=c$, prove that it is possible for her to eat 100,000 numbers in the first 2011 rows given that she is not restricted to traveling only in the first 2011 rows. (Here, the $n+1$st row of Pascal's triangle consists of entries of the form $\textstyle\binom{n}{k}$ for integers $0\le k\le n$. Thus, the entry $\textstyle\binom{n}{k}$ is considered adjacent to the entries $\textstyle\binom{n-1}{k-1}$, $\textstyle\binom{n-1}{k}$, $\textstyle\binom{n}{k-1}$, $\textstyle\binom{n}{k+1}$, $\textstyle\binom{n+1}{k}$, $\textstyle\binom{n+1}{k+1}$.)
  4. Consider the infinite grid of lattice points in $\mathbb{Z}^3$. Little D and Big Z play a game, where Little D first loses a shoe on an unmunched point in the grid. Then, Big Z munches a shoe-free plane perpendicular to one of the coordinate axes. They continue to alternate turns in this fashion, with Little D's goal to lose a shoe on each of $n$ consecutive lattice points on a line parallel to one of the coordinate axes. Determine all $n$ for which Little D can accomplish his goal. 
  5. Prove there exists a constant $c$ (independent of $n$) such that for any graph $G$ with $n>2$ vertices, we can split $G$ into a forest and at most $cf(n)$ disjoint cycles, where
    a) $f(n)=n\ln{n}$;
    b) $f(n)=n$.
  6. Do there exist positive integers $k$ and $n$ such that for any finite graph $G$ with diameter $k+1$ there exists a set $S$ of at most $n$ vertices such that for any $v\in V(G)\setminus S$, there exists a vertex $u\in S$ of distance at most $k$ from $v$?
  7. Let $T$ be a tree. Prove that there is a constant $c>0$ (independent of $n$) such that every graph with $n$ vertices that does not contain a subgraph isomorphic to $T$ has at most $cn$ edges.

Geometry

  1. Let $ABCD$ be a convex quadrilateral. Let $E,F,G,H$ be points on segments $AB$, $BC$, $CD$, $DA$, respectively, and let $P$ be the intersection of $EG$ and $FH$. Given that quadrilaterals $HAEP$, $EBFP$, $FCGP$, $GDHP$ all have inscribed circles, prove that $ABCD$ also has an inscribed circle.
  2. Let $\omega,\omega_1,\omega_2$ be three mutually tangent circles such that $\omega_1,\omega_2$ are externally tangent at $P$, $\omega_1,\omega$ are internally tangent at $A$, and $\omega,\omega_2$ are internally tangent at $B$. Let $O,O_1,O_2$ be the centers of $\omega,\omega_1,\omega_2$, respectively. Given that $X$ is the foot of the perpendicular from $P$ to $AB$, prove that $\angle{O_1XP}=\angle{O_2XP}$.
  3. Let $ABC$ be a triangle. Draw circles $\omega_A$, $\omega_B$, and $\omega_C$ such that $\omega_A$ is tangent to $AB$ and $AC$, and $\omega_B$ and $\omega_C$ are defined similarly. Let $P_A$ be the insimilicenter of $\omega_B$ and $\omega_C$. Define $P_B$ and $P_C$ similarly. Prove that $AP_A$, $BP_B$, and $CP_C$ are concurrent.
  4. Prove that for any convex pentagon $A_1A_2A_3A_4A_5$, there exists a unique pair of points $\{P,Q\}$ (possibly with $P=Q$) such that $$\measuredangle{PA_i A_{i-1}} = \measuredangle{A_{i+1}A_iQ},\quad \forall 1\le i\le 5$$ where indices are taken $\pmod5$ and angles are directed $\pmod\pi$.

Number Theory

  1. Prove that $n^3-n-3$ is not a perfect square for any integer $n$.
  2. Let $p\ge5$ be a prime. Show that \[\sum_{k=0}^{(p-1)/2}\binom{p}{k}3^k\equiv 2^p - 1\pmod{p^2}.\]
  3. Let $n>1$ be a fixed positive integer, and call an $n$-tuple $(a_1,a_2,\ldots,a_n)$ of integers greater than $1$ good if and only if $a_i\Big|\left(\frac{a_1a_2\cdots a_n}{a_i}-1\right)$ for $i=1,2,\ldots,n$. Prove that there are finitely many good $n$-tuples.
  4. Let $p>13$ be a prime of the form $2q+1$, where $q$ is prime. Find the number of ordered pairs of integers $(m,n)$ such that $0\le m<n<p-1$ and \[3^m+(-12)^m\equiv 3^n+(-12)^n\pmod{p}.\]
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 Lạng Sơn 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 Bình Phước HSG 12 Đồng Tháp HSG 12 Lạng Sơn HSG 12 Long An 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 Bình Phước HSG 9 Đồng Tháp HSG 9 Lạng Sơn HSG 9 Long An 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 Bình Phước TST Đồng Tháp TST Lạng Sơn TST Long An TST Quảng Nam TST Quảng Ninh TST Thái Nguyên Tuyên Quang Tuyển Sinh Tuyển Sinh 10 Tuyển Sinh 10 Bắc Giang Tuyển Sinh 10 Bình Phước Tuyển Sinh 10 Đồng Tháp Tuyển Sinh 10 Lạng Sơn Tuyển Sinh 10 Long An 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 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 & Solutions] Ex-experimental Math Olympiad 2011
[Shortlists & Solutions] Ex-experimental Math Olympiad 2011
MOlympiad.NET
https://www.molympiad.net/2017/09/elmo-2011-shortlist-with-solutions.html
https://www.molympiad.net/
https://www.molympiad.net/
https://www.molympiad.net/2017/09/elmo-2011-shortlist-with-solutions.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