ΙΜΟ Μικρή Λίστα 2015
Δημοσιεύτηκε: Τρί Ιουν 07, 2016 8:50 pm
Ξεκινάω να βάζω και τα θέματα της περσινής λίστας από την ΙΜΟ.
Α1. Για την ακολουθία των θετικών πραγματικών
ισχύει ότι:
για κάθε θετικό ακέραιο
.
Να αποδείξετε ότι
για κάθε
.
A2. Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις
που ικανοποιούν την
για κάθε
.
A3. Σταθεροποιούμε έναν θετικό ακέραιο
. Να βρεθεί η μέγιστη τιμή του
,
όπου
για κάθε
.
A4. Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις
που ικανοποιούν την
για όλους τους πραγματικούς
και
.
Α5. Με
συμβολίζουμε το σύνολο των περιττών ακεραίων. Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις
που είναι τέτοιες ώστε
για κάθε
.
A6. Σταθεροποιούμε έναν ακέραιο
. Θα λέμε ότι δύο πολυώνυμα
και
με πραγματικούς συντελεστές είναι όμοια αν για κάθε
οι ακολουθίες
και
είναι μετάθεση η μία της άλλης.
α) Να αποδείξετε ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά πολυώνυμα βαθμού
που είναι όμοια.
β) Να αποδείξετε ότι δεν υπάρχουν δύο διαφορετικά πολυώνυμα βαθμού
που είναι όμοια.
Σχόλια: Το Α2 το έχουμε δει εδώ http://mathematica.gr/forum/viewtopic.php?f=58&t=54479 και το Α4 ήταν το πρόβλημα 5 του διαγωνισμού.
Α1. Για την ακολουθία των θετικών πραγματικών
ισχύει ότι:
για κάθε θετικό ακέραιο
.Να αποδείξετε ότι
για κάθε
. A2. Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις
που ικανοποιούν την
για κάθε
. A3. Σταθεροποιούμε έναν θετικό ακέραιο
. Να βρεθεί η μέγιστη τιμή του
, όπου
για κάθε
.A4. Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις
που ικανοποιούν την
για όλους τους πραγματικούς
και
.Α5. Με
συμβολίζουμε το σύνολο των περιττών ακεραίων. Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις
που είναι τέτοιες ώστε
για κάθε
. A6. Σταθεροποιούμε έναν ακέραιο
. Θα λέμε ότι δύο πολυώνυμα
και
με πραγματικούς συντελεστές είναι όμοια αν για κάθε
οι ακολουθίες
και
είναι μετάθεση η μία της άλλης. α) Να αποδείξετε ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά πολυώνυμα βαθμού
που είναι όμοια.β) Να αποδείξετε ότι δεν υπάρχουν δύο διαφορετικά πολυώνυμα βαθμού
που είναι όμοια. Σχόλια: Το Α2 το έχουμε δει εδώ http://mathematica.gr/forum/viewtopic.php?f=58&t=54479 και το Α4 ήταν το πρόβλημα 5 του διαγωνισμού.
για κάθε
.
ισχυρίζομαι ότι
το οποίο είναι άμεσο από την δοσμένη συνθήκη για
. Έστω λοιπόν επαγωγικά ότι 

.
έχω
. Δηλαδή
.
τότε ασφαλώς είναι και
.
τότε 
.
οπότε παίρνουμε την τηλεσκοπική σχέση:
. Και με πρόσθεση κατά μέλη παίρνουμε τη δική σου.
πόλεις. Κάθε πόλη έχει μία αριστερή μπουλντόζα (στα αριστερά της πόλης και στραμμένη στα αριστερά) και μία δεξιά μπουλντόζα (στα δεξιά της πόλης και στραμμένη στα δεξιά). Όλες οι
μπουλντόζες έχουν διαφορετικά μεγέθη. Οι μπουλντόζες ξεκινάνε να κινούνται προς την κατεύθυνσή της η καθεμιά και όταν μία δεξιά μπουλντόζα συναντήσει μία αριστερή, τότε η μεγαλύτερη βγάζει τη μικρότερη εκτός δρόμου (όπου και παραμένει αυτή εκεί). Επιπλέον αν κάποια στιγμή μία μπουλντόζα είναι πίσω από μία άλλη (έχουν δηλαδή την ίδια διεύθυνση), τότε η πίσω βγάζει την μπροστινή εκτός δρόμου, ανεξαρτήτως μεγεθών.
και
με την
καλή, αν το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο των στοιχείων του
ισούται με το μέγιστο κοινό διαιρέτη των στοιχείων του
. Να προσδιορίσετε την ελάχιστη τιμή του
καλές διαμερίσεις.
.
ένα μη κενό σύνολο που αποτελείται από θετικούς ακεραίους. Θα λέμε ότι ένας θετικός ακέραιος
οι οποίες βρίσκονται με αυτήν την σειρά στην ευθεία. Επίσης έχω τις μη κατευθυνόμενες ακμές
.
γνωρίζουμε ότι η πόλη
εξοβελίζεται. Έστω ότι η τελευταία μπουλντόζα που πέρασε από την
. Αν
τότε κατευθύνω την ακμή
από το
στο
. Αν
τότε κατευθύνω την ακμή
από το
στο
ακμές στις οποίες βάλαμε
έχουμε βάλει δύο κατευθύνσεις. Εκ κατασκευής δεν μπορεί να είναι και οι δύο προς την ίδια κατεύθυνση. Άρα πρέπει να είναι μία προς την
ώστε η τελευταία μπουλντόζα που πέρασε από την
αφού είναι η αριστερή μπουλντόζα της
ώστε η τελευταία μπουλντόζα που πέρασε από την
. Ας την ονομάσω
. Αυτές οι δύο μπουλντόζες σίγουρα συναντήθηκαν. Δεν μπορούν να συναντήθηκαν ενδιάμεσα των
πέρασε από την
ακόμη δε πέρασε από την
για τους οποίους η ακολουθία που ορίζεται ως
και
περιέχει έναν τουλάχιστον όρο που είναι ακέραιος.
είναι τέτοιοι ώστε ο
είναι πολλαπλάσιο του
.
.
και
. Ορίζουμε
για
. Να αποδείξετε ότι αν όλοι οι αριθμοί
είναι ακέραιοι, τότε ο
έχει έναν τουλάχιστον περιττό πρώτο διαιρέτη.
και
ορίζονται ως εξής:
και
και
.
υπάρχει ένας τουλάχιστον όρος της ακολουθίας που να είναι ακέραιος.
Αρχικά αν
τότε η ακολουθία είναι σταθερή και κάθε όρος είναι ίσος με
. Άρα η τιμή
οπότε όλοι οι άρτιοι αριθμοί
τότε γράφεται στη μορφή
με
περιττό. Θα δείξουμε ότι
.
με 
με 

με 
για
έως
είναι όλα άρτιοι αριθμοί ενώ το
είναι περιττός καθώς το
περιέχει μόνο ένα
-άρι.
και η απόδειξη ολοκληρώθηκε.
,
και επαγωγικά η ακολουθία είναι σταθερή και πάντα μη- ακέραια.
ακέραιο και άρα όλα τα άρτια
, τότε
οπότε υπάρχουν θετικοί ακέραιοι
με
και
.
ακέραιος για κάθε μη-αρνητικό ακέραιο
,
.
όπου
.
.
είναι ακέραιος. Εφόσον όμως ο
δεν είναι, το
ακέραιος.
για κάθε μη-αρνητικό ακέραιο
για κάθε όρο της αρχικής ακολουθίας.
για κάθε μη-αρνητικό ακέραιο n δίνοντας:
για κάθε
.
περιττό, άρα
άρτιο δίνοντας έτσι ακέραιο
, άτοπο.
τότε
, άτοπο. Όμοια αν
.
έχουμε
, οπότε ισχύει έτσι κ' αλλιώς το ζητούμενο.
, Η δεδομένη διαιρετότητα γράφεται ισοδύναμα :
ή ακόμα
.
, άρα η προηγούμενη γίνεαι
και η ζητούμενη σχέση γράφεται ισοδύναμα
.
με
και
, έχοντας ως σκοπό να καταλήξω σε άτοπο.
έχουμε
επομένως
άτοπο.
και άρα
.
πρώτος διαιρέτης της παράστασης
. Αν είναι
τότε
επειδή
, άτοπο.
και άρα
. Επομένως
και άρα
επομένως το
δεν διαιρεί το
. Άρα, δεν διαιρεί ούτε και το
.
, άτοπο αφού από
έχουμε
.
αφού δεν υπάρχουν
διαδοχικοί αριθμοί που να είναι πρώτοι. Οπότε
. Πέρνουμε λοιπόν
ή
που και τα δυο απορρίπτονται.
.
δε γράφεται στη μορφή
.
.
και
περιττός.
,τότε θεωρώ p πρώτο διαιρέτη του 
.
υπάρχει ένας
ώστε ο εκθέτης του 2 στην αναπαράσταση του ως γινόμενο πρώτων αριθμών είναι ο μεγαλύτερος.
.
,οπότε A δε γράφεται στη μορφή
.
.

.Επειδή
,πρέπει
,άτοπο και η απόδειξη ολοκληρώθηκε.
είναι ισοπαλία.
).
περιττός τότε ο
. Τότε η ομάδα των αριθμών
είναι της μορφής (2) και η ομάδα
της μορφής (1) αν εναλλάξουμε τους ρόλους των
. Τότε ο
. Στην σελίδα 95 υπάρχει η απάντηση ότι σε αυτό το παιγνίδι για
κερδίζει ο δεύτερος παίκτης. [Χρειάζεται όμως κάποια αποκρυπτογράφηση.]
τότε
, αλλιώς
. Ονομάζουμε κορυφές τα σημεία
με
. Για
ισχύει
. Παρατηρούμε ότι:
είναι φθίνουσα.
. Τότε
. Προφανώς
, οπότε
, άρα
.
τότε
.
.
είναι ΜΚΔ των
και
οπότε
.
.
, αλλιώς κερδίζει ο
ο
. Αν ο
ο
. Αν ο
. Οπότε ο
άρτιος. Θα δείξω ότι κερδίζει ο
.] Στην περίπτωση λοιπόν που ο
τότε ο
και δημιουργεί δύο ομάδες της μορφής (1). [Μία αν
.] Οπότε ο
και άρα δεν έχουμε ισοπαλία. Άρα πάλι κερδίζει ο
τότε ο
της μορφής (5), μία αποτελούμενη από τον
της μορφής (1). [Αν
η τελευταία ομάδα δεν υπάρχει.] Ο
μπορεί να παίξει τελευταίος ακολουθώντας παρόμοια τακτική με προηγουμένως. Η μόνο διαφοροποίηση είναι όταν ο
για την οποία ισχύουν τα ακόλουθα:
τότε o
είναι θετικός ακέραιος.
είναι πεπερασμένο.
είναι περιοδική.
συμβολίζουμε τη σύνθεση της
για κάθε
. Να βρεθούν όλα τα
ορίζουμε
.
το μέγεθος του μικρότερου συνόλου με ακριβώς
που δίνει
.
.
σύνολο
το lcm των στοιχείων του και
πρώτοι αριθμοί. Το σύνολο
έχει τις 2 επιπλέον διαμερίσεις
και 

με
στοιχεία όπως ορίστηκε παραπάνω και έστω
. Αν αφαιρέσουμε από το σύνολο τα 2 μεγαλύτερα στοιχεία του
, το καινούργιο σύνολο
έχει το πολύ
να είναι καλές διαμερίσεις. Έτσι εύκολα προκύπτει ότι
, άτοπο.
είναι καθαροί.
τα στοιχεία του
ο ελάχιστος δείκτης για τον οποίο
.
ισχύει 
.
ώστε κάθε
να γράγεται με μοναδικό τρόπο ως άθροισμα άρτιου το πλήθος στοιχείων του
και
ο ελάχιστος δείκτης για τον οποίο
. Τότε
για
.
ώστε για κάθε
,
.
. Αντιστοιχούμε κάθε πεπερασμένο υποσύνολο του
σε ένα δυαδικό αριθμό. Αν το υποσύνολο περιέχει το
οστό μικρότερο στοιχείο του
. Για παράδειγμα ο αριθμός 1011 αντιστοιχεί στο σύνολο που περιέχει τα
τότε το
γράγεται με
τότε το
γράγεται με μοναδικό τρόπο ως άθροισμα στοιχείων του
. Γνωρίζουμε ότι το
γράφεται σαν άρτιο άθροισμα αριθμών μικρότερων του [1]. Άρα το
συν αυτό το άρτιο άθροισμα δίνουν μία περιττή αναπαράσταση του
. Τότε ο αριθμός
έχει μία άρτια αναπαράσταση που περιέχει το
. Επίσης ο αριθμός
. Επιλέγουμε
και το
έχει 2 περιττές αναπαραστάσεις. Άτοπο.
και με επαγωγή
και το ζητούμενο έπεται από απλή άλγεβρα.
. 'Αρα υπάρχει
ώστε
να ισχύει
και
. Άρα κάθε αριθμός
για
έχει ακριβώς μία περιττή αναπαράσταση και αυτή αποτελείται από το
και μία (μοναδική) άρτια αναπαράσταση του
. Άρα κάθε ακέραιος στο
να ανήκει σε κάποιο
περιέχει όλα τα
, που δίνει άμεσα το ζητούμενο. Έστω
με
ελάχιστο που δεν περιέχεται στην άρτια αναπαράσταση του
έχει 2 άρτιες αναπαραστάσεις. Άτοπο.
, τότε το
έχει 2 αναπαραστάσει από στοιχεία του
, τότε
και το
έχει 2 αναπαραστάσεις από στοιχεία του
(επειδή
). Άρα το
. Άρα κάθε αναπαράσταση του
και μία αναπαράσταση του
, οπότε υπάρχει και για κάθε
.
είναι ισοδύναμο με το να ισχύουν ταυτόχρονα οι 2 συνθήκες:
και 
υπάρχει συνάρτηση
ώστε
. Μια τέτοια συνάρτηση θα λέγεται
, θέτουμε
. Αν
τότε 
, θέτουμε
. Αν
τότε 
, θέτουμε
. Αν
τότε 
και συνάρτηση
(με
) που ικανοποιεί
, υπάρχει
που οι τιμές τις συμπίπτουν με την
θέτουμε
.
, θέτουμε
, με
που δεν ανήκει στο σύνολο τιμών της
τότε 
, θέτουμε
με
που δεν ανήκει στο σύνολο τιμών της
τότε 
, θέτουμε
με
που δεν ανήκει στο σύνολο τιμών της
τότε 
για κάθε πρώτο
και για
. Επίσης θέλουμε οι 10 επόμενοι ακέραιοι μετά το
να είναι σύνθετοι. Μπορούμε να επιλέξουμε τέτοιο
που περιέχει ακριβώς τους πρώτους αριθμούς μικρότερους του
και το
ορίζουμε επαγωγικά το
ως εξής:
σύνολο πρώτων μικρότερων του
.
(
όπως στο Λήμμα 2)
(
όπως στο Λήμμα 3)
διαδοχικοί ακέραιοι μετά το
.
,
, οπότε
.
, αρκεί να δείξουμε ότι
, αφού τότε
για κάποια
, τότε
, οπότε
, οπότε από το Λήμμα 1
. Αν
, έστω
. Όμως
, που σημαίνει ότι
, άρα
περιττούς, τότε
. Άρα η
σε περιττό.
. Άτοπο.
με
τότε η άρτια αναπαράσταση του
.
όπου το
είναι το υπόλοιπο, δηλαδή άθροισμα στοιχείων 
με το μικρότερο υπόλοιπο. Τότε από την επιλογή του
επομένως η άρτια αναπαράσταση του
πρέπει να περιέχει το
οπότε αφαιρώντας το παίρνουμε ότι