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> XIX OIM: 2004, Sin resolver: 1, 2, 3, 4, 5, 6
S. E. Puelma Moy...
mensaje Nov 16 2005, 09:43 PM
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19ª OLIMPIADA IBEROAMERICANA DE MATEMÁTICAS
Castellón, España, 2004

Primera Prueba: Martes 21 de Septiembre


Problema 1: Deben colorearse casillas de un tablero de TEX: $1001\times 1001$, de manera que:
  • Si dos casillas tienen al menos un lado común, entonces al menos una de ellas debe ser coloreada
  • De cada seis casillas consecutivas, de una fila o columna, siempre se deben colorear al menos dos que sean adyacentes
Determine el número mínimo de casillas que deben colorearse

Problema 2: Considere (fijos en el plano) una circunferencia, y un punto TEX: $A$ exterior a ella. Sea TEX: $\overline{MN}$ un diámetro variable. Encuentre el LG del circuncentro del TEX: $\triangle AMN$ al variar TEX: $M$.

Problema 3: Sean TEX: $n,k\in\mathbb{Z}^+$ tales que: o bien TEX: $n$ es impar, o bien TEX: $n,k$ son ambos pares. Pruebe que existen TEX: $a,b\in\mathbb{Z}$ tales que:
  • TEX: $n$ es coprimo con TEX: $a$ y con TEX: $b$
  • TEX: $a+b=k$
Segunda Prueba: Miércoles 22 de Septiembre

Problema 4: Determine todos los pares TEX: $(a,b)$, donde TEX: $a,b$ son naturales de dos dígitos, tales que TEX: $100a+b$ y TEX: $201a+b$ son cuadrados perfectos de cuatro dígitos.

Problema 5: Dado un TEX: $\triangle ABC$ escaleno, se llaman TEX: $A',B',C'$ los puntos de intersección de las bisectrices de TEX: $\angle A,\angle B,\angle C$, respectivamente, con el lado opuesto que corresponda. Sea TEX: $A''$ el punto de corte de TEX: $\overleftrightarrow{BC}$ con la mediatriz de TEX: $\overline{AA'}$. Los puntos TEX: $B'',C''$ se definen similarmente. Pruebe que TEX: $A'',B'',C''$ son colineales.

Problema 6: Para un conjunto TEX: $H$ de puntos en el plano, se dice que un punto TEX: $T$ del plano es un punto de corte de TEX: $H$ si existen puntos TEX: $P,Q,R,S\in H$, distintos, tales que las rectas TEX: $\overleftrightarrow{PQ},\overleftrightarrow{RS}$ son distintas y se cortan en TEX: $T$. Dado un conjunto finito TEX: $A_0$ de puntos en el plano, se construye la sucesión TEX: $(A_n)_{n\ge 1}$ de conjuntos de puntos en el plano, por medio de la siguiente regla: Para cada TEX: $j\in\mathbb{N}:A_{j+1}$ es la unión de TEX: $A_j$ con el conjunto de todos los puntos de corte de TEX: $A_j$. Pruebe que, si la unión de todos los conjuntos de la sucesión es un conjunto finito, entonces todos los términos de la sucesión son iguales a TEX: $A_1$.
Resumen de soluciones:


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Sebastián Elías Puelma Moya
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S. E. Puelma Moy...
mensaje Apr 5 2007, 03:57 PM
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Solución al problema 4

Podemos escribir TEX: $100a+b=c^2$ y TEX: $201a+b=d^2$, donde TEX: $a,b,c,d\in\mathbb N$, con TEX: $10\le a\le99$, TEX: $10\le b\le99$ y TEX: $32\le c<d\le99$. Ahora, el truco "evidente" (para quien tiene experiencia en estos tipos de problemas) es restar ambas igualdades, y luego factorizar el lado derecho:

TEX: $(201a+b)-(100a+b)=d^2-c^2\Rightarrow101a=(d+c)(d-c)$

Como TEX: $1\le d-c\le67$, entonces 101 no divide a TEX: $d-c$. Pero 101 es primo, entonces TEX: $101|(d+c)$. Ahora acotamos esta suma: TEX: $65\le d+c\le197$, entonces obtenemos las siguientes conclusiones:

TEX: $d+c=101\Rightarrow d-c=a\Rightarrow a=101-2c$

Ahora: TEX: $100a+b=10100-200c+b\Rightarrow 10100-200c+b=c^2\Rightarrow 10100+b=c^2+200c$. Nada nos impide completar el cuadrado, en el lado derecho de la igualdad, para lo cual debemos sumar 10000

TEX: $20100+b=(c+100)^2\Rightarrow20110\le(c+100)^2\le20199$

Entonces TEX: $141^2<(c+100)^2<143^2\Rightarrow c=42$, y por lo tanto TEX: $a=17,b=64$ (solución única)


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Sebastián Elías Puelma Moya
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S. E. Puelma Moy...
mensaje Apr 9 2007, 03:36 PM
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Solución al problema 3

Caso 1: TEX: $n$ es impar y potencia de primo (ie: existen TEX: $p\ge3$, primo, y TEX: $\alpha>0$, entero, tales que TEX: $n=p^\alpha$)

Considere TEX: $a',b'$ cualesquiera, tales que TEX: $a'+b'=k$. Como TEX: $p\ge3$, entonces al menos una de las representaciones:

TEX: $(a'-1)+(b'+1)=k,\qquad a'+b'=k,\qquad(a'+1)+(b'-1)=k$

cumple que ambos sumandos no son divisibles por TEX: $p$. Esa será nuestra representación TEX: $a+b=k$

Caso 2: TEX: $n$ impar, cualquiera

Escribimos TEX: $n={p_1}^{\alpha_1}\cdot...\cdot{p_r}^{\alpha_r}$, donde TEX: $3\le p_1<...<p_r$ son números primos, y TEX: $\alpha_1,...,\alpha_r$ son números enteros positivos.

Para cada TEX: $i\in\{1,...,r\}$, escriba TEX: $a_i+b_i=k$, de modo que TEX: $p_i$ no divida a TEX: $a_i$ ni a TEX: $b_i$ (esto se puede hacer, por el caso 1). Por el teorema chino de los restos, existen TEX: $a,b'\in\mathbb Z$ tales que:

TEX: $\forall i\in\{1,...,r\}:\qquad a\equiv a_i\pmod{{p_i}^{\alpha_i}},\qquad b'\equiv b_i\pmod{{p_i}^{\alpha_i}}$

Observe que TEX: $MCD(a,n)=MCD(b',n)=1$. Además, ocurre lo siguiente:

TEX: $\forall i\in\{1,...,r\}:\qquad a+b'\equiv a_i+b_i\equiv k\pmod{{p_r}^{\alpha_r}}$

Por lo tanto, existe TEX: $l\in\mathbb Z$ tal que TEX: $a+b'=k+ln$. Definiendo TEX: $b=b'-ln$, tenemos que TEX: $MCD(b,n)=MCD(b',n)=1$ y también que TEX: $a+b=k$

TEX: Caso 3: TEX: $n,k$ son pares

Escriba TEX: $n=2^\alpha\cdot m$, con TEX: $\alpha>0$, entero, y TEX: $m$ impar. Por el caso anterior, existen TEX: $a',b'$ enteros tales que TEX: $MCD(a',m)=MCD(b',m)=1$ y TEX: $a'+b'=m$. Si TEX: $a',b'$ son impares, entonces considere TEX: $a=a',b=b'$. De lo contrario, considere TEX: $a=a'-m,b=b+m'$

Comentario 1: No siempre podemos tener TEX: $a,b\in\mathbb Z^+$, independiente del valor de TEX: $k$. Basta que TEX: $n$ tenga una gran cantidad de divisores primos pequeños (por ejemplo, si TEX: $k=6$ y TEX: $n=30$, entonces TEX: $a,b$ tienen signos opuestos)

Comentario 2: Si TEX: $n$ es par y TEX: $k$ es impar, entonces no pueden existir TEX: $a,b$. De hecho: TEX: $a+b=k$ implica que 2 divide a TEX: $a$, o bien 2 divide a TEX: $b$


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Sebastián Elías Puelma Moya
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mensaje Mar 14 2010, 06:28 PM
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CITA(xsebastian @ Nov 16 2005, 11:43 PM) *
Problema 2: Considere (fijos en el plano) una circunferencia, y un punto TEX: $A$ exterior a ella. Sea TEX: $\overline{MN}$ un diámetro variable. Encuentre el LG del circuncentro del TEX: $\triangle AMN$ al variar TEX: $M$.


Sean TEX: $O,r$ el centro y el radio de la circunferencia fija, respectivamente. Construyamos ejes perpendiculares, que posean a TEX: $O$ como origen, y que TEX: $A$ esté ubicado sobre el eje y. Pongamos TEX: $A(0,a)$, TEX: $M(b,c)$, TEX: $N(-b,-c)$, con TEX: $b,c$ reales tales que TEX: $b^2+c^2=r^2$. No es difícil ver que las mediatrices de TEX: $\overline {MN}$, TEX: $\overline {AM}$ tienen por ecuaciones TEX: $y=\dfrac {-b}{c}x$ e TEX: $y=\dfrac {b}{a-c}(x-\dfrac{b}{2})+\dfrac{a+c}{2}$, respectivamente. Resolviendo el sistema, obtenemos que el circumcentro del TEX: $\triangle AMN$ tiene por coordenadas TEX: $K(\dfrac{-c(a^2-r^2)}{2ab}, \dfrac{a^2-r^2}{2a})$. El valor de la ordenada de TEX: $K$ (es decir, TEX: $\dfrac{a^2-r^2}{2a}$) es constante independiente de las posiciones de TEX: $M,N$ sobre la circunferencia. Como este valor indica la distancia de TEX: $K$ al eje TEX: $x$, obtenemos que la distancia de TEX: $K$ al eje TEX: $x$ es constante para todas las posiciones de TEX: $M,N$, o sea, TEX: $K$ se mueve sobre una recta paralela al eje TEX: $x$.

Ahora probaremos que todo punto de la recta TEX: $y= \dfrac {a^2-r^2}{2a}$ es el lugar geométrico buscado. En efecto, la abscisa de TEX: $K$, TEX: $\dfrac {-c(a^2-r^2)}{2ab}$ equivale a TEX: $d\cdot tan (\theta)$ donde TEX: $\theta$ es el ángulo en que la recta TEX: $\overline {MN}$ corta al eje TEX: $x$ y TEX: $d=\dfrac{r^2-a^2}{2a}$ es una constante. Considerando que la función tangente es surjectiva en los reales, obtenemos que todo punto de la recta TEX: $y=\dfrac {a^2-r^2}{2a}$ es el lugar geometrico buscado.

Si llamamos TEX: $l$ a esa recta, es claro que TEX: $l\perp \overline {AO}$. Finalmente, si llamamos TEX: $T$ al punto al interior del segmento TEX: $\overline {AO}$ tal que TEX: $\overline {OT}=\dfrac{\overline {OA}^2-r^2}{2\cdot \overline {OA}}$, y con todo lo expuesto, obtenemos que el lugar geometrico de los circumcentros es una recta perpendicular a TEX: $\overline {AO}$ que pasa por el punto TEX: $T$.

Todo el manejo "algebraico" se deja a manos del atento lector


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Ricardo Vargas Obando
Ex-alumno Deutsche Schule La Unión (Generación 2010, de los 150 años).
Novato de Licenciatura en Matemática/Estadística, en la Pontificia Universidad Católica de Chile.




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    equals one. We even have a word when you plus another, equals one. That word is love."

  • "Todos piensan en cambiar el mundo, pero nadie piensa en cambiarse a sí mismo."
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S. E. Puelma Moy...
mensaje Mar 15 2010, 08:43 PM
Publicado: #5


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Sólo pude comprobar hasta que el sistema de ecuaciones fue bien resuelto, por lo tanto el lugargeométrico buscado debería ser una recta (es decir, pude comprobar una de las inclusiones). No hay problemas con a ni con a-c en el denominador, pero sí debe ser explicado lo que sucede con b o c iguales a 0.

Tampoco está de más recordar que esperamos una solución con geometría euclidiana (y también con otras técnicas no utilizadas hasta aquí en el tema)


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Sebastián Elías Puelma Moya
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MatíasMoreno
mensaje Nov 21 2011, 11:09 AM
Publicado: #6


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Problema 1

Notemos que si consideramos un rectángulo de 1x5 (5 casillas) siempre estará contenido en otro rectángulo de 1x6 (6 casillas). Como cada 6 casillas al menos debe haber 2 adyacentes coloreadas, entonces como mínimo, un rectángulo de 1x5 debe tener 3 casillas coloreadas.

Luego, si retiramos una de las casillas de la esquína del tablero de 1001x1001 que no esté coloreada, podemos ubicar los rectángulos de 1x5 si problemas, ya que:

TEX: $1001\equiv 1 (mod 5)$ entonces

TEX: $1001^2\equiv 1 (mod 5)$

Entonces si por cada rectángulo de 1x5 hay un mínimo de 3 casillas coloreadas, entonces en todo el tablero, el mínimo de casillas coloreadas estará dado por:

TEX: $3$ · TEX: $\displaystyle \frac{1001^2-1}{5}$ = TEX: $3$ · TEX: $\displaystyle \frac{1002000}{5}$ = TEX: 601200

Respondiendo lo pedido.

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iMPuRe
mensaje Nov 21 2011, 05:04 PM
Publicado: #7


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CITA(MatíasMoreno @ Nov 21 2011, 12:09 PM) *
Problema 1

Notemos que si consideramos un rectángulo de 1x5 (5 casillas) siempre estará contenido en otro rectángulo de 1x6 (6 casillas). Como cada 6 casillas al menos debe haber 2 adyacentes coloreadas, entonces como mínimo, un rectángulo de 1x5 debe tener 3 casillas coloreadas.

Luego, si retiramos una de las casillas de la esquína del tablero de 1001x1001 que no esté coloreada, podemos ubicar los rectángulos de 1x5 si problemas, ya que:

TEX: $1001\equiv 1 (mod 5)$ entonces

TEX: $1001^2\equiv 1 (mod 5)$

Entonces si por cada rectángulo de 1x5 hay un mínimo de 3 casillas coloreadas, entonces en todo el tablero, el mínimo de casillas coloreadas estará dado por:

TEX: $3$ · TEX: $\displaystyle \frac{1001^2-1}{5}$ = TEX: $3$ · TEX: $\displaystyle \frac{1002000}{5}$ = TEX: 601200

Respondiendo lo pedido.

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creo que debes ser un poco mas riguroso en explicar por que son como minimo 3 coloreadas en un rectangulo de 5x1, explicar si es alcanzable el minimo (alguna justificacion o la forma de colorear) saludos!


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MatíasMoreno
mensaje Nov 22 2011, 12:41 PM
Publicado: #8


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CITA(iMPuRe @ Nov 21 2011, 02:04 PM) *
creo que debes ser un poco mas riguroso en explicar por que son como minimo 3 coloreadas en un rectangulo de 5x1, explicar si es alcanzable el minimo (alguna justificacion o la forma de colorear) saludos!


Consideremos un rectángulo de 1x6, deletreadas desde A hasta F, donde están contenidos 2 rectángulos de 1x5 (A hasta E, y B hasta F). Sabemos que por cada rectángulo de 1x6 necesariamente deben existir dos casillas adyacentes coloreadas, en nuestro rectángulo de 1x6, tenemos 5 posibilidades de colorearlas: AB, BC, CD, DE, EF. La primera condición nos dice que de por cada casilla adyacente, debe existir 2 al menos una coloreada, por lo tanto en los cinco casos, considerando las casillas adyacentes coloreadas (AB, BC, CD, DE, EF ), colorearemos la menor cantidad de casillas posibles cumpliendo el enunciado:

Caso AB: la casilla D es adyacente a C y E, y F es adyacente a E, por lo tanto coloreamos D y F.
Caso BC: tenemos que B y C son adyacentes a A y D respectivamente, pero ya están coloreadas, y E es adyacente a D y F, por lo tanto, coloreamos E.
Caso CD: con C y D coloreadas, podemos colorear A, que es adyacente a B, y F que es adyacente a F.
Caso DE: tenemos que B es adyacente a A y C, y tenemos que E (coloreada) es adyacente a F. Coloreamos B.
Caso EF: coloreando A y C, cubrimos a AB y CD.



Notemos que en todos los casos, siempre los rectángulos de 1x5 (desde A hasta E o bien desde B hasta F) quedan 3 casillas coloreadas.

Mensaje modificado por MatíasMoreno el Nov 22 2011, 12:44 PM
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cev
mensaje Jun 8 2013, 06:36 PM
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P5
Trazamos el circuncirculo del TEX: $\Delta ABC$ con centro TEX: $O$. Por TEX: $A$ trazamos una tangente a la circunferencia de manera que corte al lado opuesto, TEX: $BC$, en TEX: $P$. En la contruccion que muestra el dibujo vemos claramente que como TEX: $M$ es punto medio del TEX: $\widehat{BC}$ entonces TEX: $AM$ es bisectriz del TEX: $\angle A$. Luego TEX: $A'=AM\cap BC$. El TEX: $\Delta AOM$ es isosceles y si llamamos TEX: $\alpha$ a sus angulos basales tenemos que:
TEX: $\angle XA'M=\angle BA'A=\angle A'AP=90-\alpha$.
De esta manera vemos que el TEX: $\Delta AA'P$ es isosceles en TEX: $P$, con lo cual la mediatriz de TEX: $AA'$, que nos pide el enunciado, intercepta al lado TEX: $BC$ en TEX: $P$, con lo cual TEX: $P=A''$. Podriamos hacer lo mismo en los vertices TEX: $B$ y TEX: $C$ y encontrariamos, respectivamente, que sus tangentes interceptan los lados opuestos en los puntos TEX: $B''$ y TEX: $C''$ que nos indica el enunciado. Luego podemos aplicar uno de los casos limites del Teorema de Pascal que dice:

"En todo triángulo inscrito en una cónica (aqui su circuncirculo), los puntos de intersección de los lados con las tangentes trazadas en los vértices opuestos son tres puntos en línea recta".
---------------------------
"Teorema de Pascal" (Casos limites):
http://garciacapitan.99on.com/bella/htm/juntos.htm
Archivo(s) Adjunto(s)
Archivo Adjunto  XIX_OIM2004P5.PNG ( 5.19k ) Número de descargas:  0
 


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MatíasMoreno
mensaje Sep 8 2013, 01:32 PM
Publicado: #10


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Ahora no les debo imágen, saludos wink.gif

Problema 5:





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