Θέματα της δεύτερης φάσης (τελικής) για την 9η τάξη.
1. Δίνονται τρία δευτεροβάθμια τριώνυμα
που δεν έχουν ρίζες. Οι συντελεστές των μεγιστοβάθμιων όρων τους είναι ίσοι μεταξύ τους, αλλά όλοι οι συντελεστές του
διαφορετικοί. Να αποδείξετε ότι υπάρχει αριθμός
, τέτοιος ώστε οι εξισώσεις
και
να έχουν κοινή ρίζα.
2. Σε πίνακα
είναι τοποθετημένοι πύργοι (σκακιστικοί), έτσι ώστε όλος ο πίνακας να είναι υπό την απειλή τους και κάθε πύργος να απειλεί το πολύ έναν άλλο πύργο. Ποιο είναι το ελάχιστο
για το οποίο μπορούμε με βεβαιότητα να αποφανθούμε ότι κάθε τετράγωνο
θα περιέχει ένα πύργο;3. Στην πλευρά
μη ισοσκελούς τριγώνου
δίνονται δυο σημεία
και
τέτοια, ώστε
και
. Η μεσοκάθετος του τμήματος
τέμνει την διχοτόμο της γωνίας
στο σημείο
(εσωτερικά του τριγώνου). Να αποδείξετε ότι
. 4. Δυο διαφορετικοί πρώτοι αριθμοί
και
έχουν λόγο μικρότερο του δυο. Να αποδείξετε, ότι υπάρχουν δυο διαδοχικοί φυσικοί αριθμοί τέτοιοι, ώστε ο ένας από αυτούς να έχει μέγιστο πρώτο διαιρέτη τον
και ο άλλος τον
.Καταληκτική αίθουσα (*)
5. Ο Κώστας και ο Γρηγόρης παίζουν ένα παιχνίδι με μια λευκή ταινία μήκους 2016 κελιών. Ο Κώστας (παίζει πρώτος) με μια κίνηση πρέπει να χρωματίσει μαύρα δυο γειτονικά λευκά κελιά. Ο Γρηγόρης με μια κίνηση πρέπει να χρωματίσει είτε ένα λευκό κελί, είτε τρία γειτονικά λευκά κελιά. Απαγορεύεται να κάνουν κίνηση, με την οποία προκύπτει λευκό κελί που δεν έχει γειτονικά λευκά κελιά. Χάνει αυτός που δεν μπορεί να κάνει κίνηση. Ωστόσο, αν όλα τα κελιά είναι χρωματισμένα, κερδίζει ο Κώστας. Ποιος κερδίζει αν παίξει σωστά (έχει στρατηγική νίκης);
6. Ο εγγεγραμμένος κύκλος τριγώνου
εφάπτεται της πλευράς
στο σημείο
. Το τμήμα
τέμνει εκ νέου τον κύκλο στο σημείο
. Τα σημεία
και
του εγγεγραμμένου ύκλου είναι τέτοια, ώστε
και
. Να αποδείξετε ότι το τμήμα που συνδέει τα κέντρα των εγγεγραμμένων κύκλων των τριγώνων
και
, διχοτομείται από την διχοτόμο της γωνίας
.7. Μια ακολουθία
διαδοχικών θετικών ακεραίων ονομάζεται «καλή», αν το γινόμενο δυο από αυτών διαιρείται με το άθροισμα των υπόλοιπων. Για ποιά
υπάρχουν άπειρες καλές ακολουθίες;(*) Όσοι έλυσαν τρία από τα τέσσερα αρχικά προβλήματα καλέστηκαν να λύσουν άλλα τρία σε διαφορετική αίθουσα. Ο επιπλέον χρόνος που δίνεται είναι μια ώρα.
Στατιστικά: Στον πρώτο πίνακα αναγράφεται ο αριθμός των λυτών ανά θέμα (πόσοι έλυσαν το πρώτο, δύτερο θέμα κτλ.). Στον δεύτερο πίνακα ο αριθμός των μαθητών ανά πλήθος θεμάτων που έλυσαν(πόσοι έλυσαν ένα, δυο κτλ θέματα).



το οποίο θα βρίσκεται πάνω στη διχοτόμο
. Η
θα είναι διχοτόμος της γωνίας
και επειδή το τρίγωνο
είναι ισοσκελές, η
, άρα
(1). Ομοίως η
θα είναι διχοτόμος της γωνίας
και επειδή το τρίγωνο
είναι ισοσκελές, η
, άρα
(2). Από τις σχέσεις (1) και (2) προκύπτει ότι
, δηλαδή το σημείο
. Όμως επειδή το σημείο
,
,
και 
, άρα το σημείο
. Άρα η γωνία
είναι η αντίστοιχη επίκεντρη της εγγεγραμμένης γωνίας
και θα ισχύει ότι
.
, άρα
.
, άρα
.
έχουμε 
, λόγω των υποθέσεων, είναι πρώτου βαθμού, επομένως έχει μοναδική λύση, έστω τον αριθμό
.
απαντάει στο ζητούμενο.
.
. Όλοι αυτοί αφήνουν διαφορετικό υπόλοιπό όταν διαιρεθούν με τον
άφηναν το ίδιο υπόλοιπο τότε θα είχαμε
και άρα
οπότε και
αφού
.
ώστε
.
. Κοιτάζουμε τους
. Ο
είναι πολλαπλάσιο του
. Άρα ο
αφού
.
ο οποίος είναι άρτιος αφού αναγκαστικά ο
. Κοιτάζουμε τους
. Ο
είναι πολλαπλάσιο του
. Άρα ο
. Επιπλέον ο
αφού
.
όλες οι ακολουθίες τεσσάρων διαδοχικών φυσικών που ξεκινάνε από περιττό είναι «καλές».
,
το γινόμενο
διαιρείται
για κάθε
προφανώς δεν γίνεται. Για
θα δείξουμε ότι υπάρχουν άπειρες καλές ακολουθίες αν και μόνο αν ο
άρτιος. Θεωρούμε την ακολουθία
. Ξεχωρίζουμε τους
. Το γινόμενό τους ισούται με
. Το άθροισμα των υπολοίπων ισούται με
. Αν λοιπόν έχουμε επιπλέον ότι
τότε το
διαιρεί το
περιττός. Αν υπάρχουν άπειρες καλές ακολουθίες τότε υπάρχει σίγουρα και μια καλή ακολουθία της μορφής
με
. (Αυτό το
επιλέχθηκε κατάλληλα ώστε να καταλήξουμε σε άτοπο αργότερα. Στο πρόχειρό μου πήρα
και βρήκα μια τιμή του
η οποία να δίνει άτοπο. Θα μπορούσα με περισσότερη προσοχή να βρω και κάτι μικρότερο του
αλλά δεν το έπραξα διότι απλά με ενδιέφερε να καταλήξω στο άτοπο.)
ώστε το
να διαιρεί το
.
. Οπότε για τους μέγιστους κοινούς διαιρέτες έχουμε
. Χωρίς λοιπόν βλάβη της γενικότητας έχουμε ότι
.
. Επειδή
αναγκαστικά πρέπει
. Πράγματι σε αντίθετη περίπτωση θα είχαμε
. Τότε όμως είναι
το οποίο είναι αδύνατον αφού αν
, τότε
ενώ αν
τότε
και άρα
.
πύργοι.
.
:
.
(ή μεγαλύτερο) που να μην περιέχει πύργο δεν είναι δυνατό να υπάρξει. Αν υπήρχε, τότε τα τετραγωνάκια του δεν θα ήταν δυνατό να απειλούνται αποκλειστικά από πύργους που θα τοποθετούνταν στις
γραμμές (ή λιγότερες για μεγαλύτερο τετράγωνο) που είναι εκτός του τετραγώνου. Θα έπρεπε να στριμωχτούν με κάποιον τρόπο τουλάχιστον
στήλες που είναι εκτός του τετραγώνου. Θα έπρεπε δηλαδή να στριμωχτούν με κάποιον τρόπο τουλάχιστον
άρα
,
δηλαδή η
διχοτομεί την γωνία
με συνέπεια η
.
άρα
,
και η
διέρχεται από το κέντρο
του εγγεγραμμένου κύκλου στο
.
που ακολουθεί προκύπτει:
και
άρα:
και
.
και
είναι:
θα είναι
δηλαδή
.
παρακάτω, είναι
με συνέπεια η ευθεία
που διέρχεται από το μέσο
διέρχεται και από το μέσο
.
δύο χορδές του περιγεγραμμένου του κύκλου από δύο κορυφές του που διέρχονται από το κέντρο
.
διχοτόμοι, άρα
και
.
δηλαδή
.
και
ο περιγεγραμμένος του κύκλος. Αν
το σημείο τομής των εφαπτομένων του
τότε:
και η ευθεία της διαμέσου
σχηματίζουν ίσες γωνίες με τις πλευρές του τριγώνου, δηλαδή
και
, όπου
το σημείο που η προέκταση της διαμέσου
τέμνει τον κύκλο.
είναι μεσοκάθετη του
των τόξων
.
προκύπτει:
,
με συνέπεια
εσωτερική και εξωτερική διχοτόμος αντίστοιχα του τριγώνου
.
είναι μέσο του τόξου
οπότε
και