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> XVII OIM: 2002, Sin resolver: 1, 2, 3, 5', 5'', 6
S. E. Puelma Moy...
mensaje Nov 16 2005, 09:23 PM
Publicado: #1


Dios Matemático Supremo
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Después de dos pruebas de buen nivel (años 2000 y 2001), con bajas participaciones de jpt_chileno.gif , era la ocasión propicia para intentar la Copa Puerto Rico... pero jpt_chileno.gif no participó. Eso significa olvidarse de la Copa Puerto Rico por un tiempo pozo2005_bylaope.gif

Yo estaba en edad de competir, con capacidad para intentar una winner_1st.gif luego de mi participación el 2001... el equipo de jpt_chileno.gif hubiese sido bueno, ganas no nos faltaban. El problema fue de otra índole, que prefiero no mencionar aquí. En ese momento, estaba descontento por esto, pero con el paso del tiempo se aprende que el rencor es malo.

Poco o nada he intentado por hacer los problemas de esta prueba, un poco por la situación explicada en los párrafos anteriores, y también por el ajetreo universitario, en la USACH

Una moraleja queda de esto: si ahora las pruebas de clasificación sólo las rinden los medallistas de las olimpiadas nacionales (o bien, si creen que se usa un criterio más turbio), si opinan que jpt_chileno.gif no debiera marginarse de la IMO... es porque no han visto todo

17ª OLIMPIADA IBEROAMERICANA DE MATEMÁTICAS
San Salvador, El Salvador, 2002

Primera Prueba


Problema 1: Los números 1,2,...,2002 se escriben en una pizarra en orden creciente. Luego sea borran los que ocupan un lugar de la forma TEX: $3k+1$ (el primero, el cuarto, el séptimo, etc.). En la nueva lista se hace lo mismo. Así se continúa hasta borrar todos los números de la lista. ¿Cuál fue el último número que se borró?

Problema 2: Dado cualquier conjunto de nueve puntos en el plano, de los cuales no hay tres colineales, demuestre que para cada punto TEX: $P$ del conjunto, el número de triángulos que tienen como vértices a tres de los ocho puntos restantes, y a TEX: $P$ en su interior, es par.

Problema 3: Un punto TEX: $P$ es interior al TEX: $\triangle ABC$ equilátero, tal que TEX: $\widehat{APC}=120^\mathrm{o}$. Sean TEX: $M\in\overline{AB},N\in\overline{BC}$, tales que TEX: $\overline{CM}\cap\overline{AN}=P$. Encuentre el LG del circuncentro del TEX: $\triangle BMN$ al variar TEX: $P$

Segunda Prueba

Problema 4: En un TEX: $\triangle ABC$ escaleno, sea TEX: $D\in\overline{AC}$ tal que TEX: $\overline{BD}$ biseca el TEX: $\angle B$. Sean TEX: $E,F,M$ las proyecciones ortogonales de TEX: $A,C,D$, respectivamente, sobre TEX: $\overleftrightarrow{BD},\overleftrightarrow{BD},\overleftrightarrow{BC}$, respectivamente. Pruebe que TEX: $\widehat{EMD}=\widehat{DMF}$

Problema 5: La sucesión TEX: $(a_k)_{k\ge 1}$ se define en TEX: $\mathbb{R}$ por recurrencia, como sigue:
  • TEX: $a_1=56$
  • TEX: $\forall\,j\in\mathbb{Z}^+:a_{j+1}=a_j-\dfrac{1}{a_j}$
Pruebe que TEX: $\exists\,K\in\mathbb\{1,...,2002\}$ tal que TEX: $a_K<0$

Problema 6: Un policía intenta capturar a un ladrón en un tablero de TEX: $2001\times 2001$. Ellos se mueven alternadamente, partiendo con el policía. Cada uno, en su turno, debe moverse una casilla en uno de los siguientes sentidos: TEX: $\downarrow,\rightarrow,\nwarrow$. Si el policía se encuentra en la casilla de la esquina inferior derecha, puede usar su jugada para pasar directamente a la casilla de la esquina opuesta (el ladrón no puede hacer esta jugada). Inicialmente el policía está en la casilla central y el ladrón está en la casilla vecina diagonal superior derecha (TEX: $\nearrow$) al policía. Pruebe que:
  1. El ladrón puede moverse al menos diez mil veces sin ser capturado
  2. El policía posee una estrategia para capturar al ladrón
El policía captura al ladrón, si luego de un movimiento suyo, cae en la casilla que ocupa el ladrón. Si el ladrón, con un movimiento suyo, cae en la casilla que ocupa el policía, no se produce la captura

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Problema 5': Si una sucesión TEX: $(a_k)_{k\ge1}$ tiene la misma relación de recurrencia que en el problema 5, y TEX: $a_1\in\mathbb Q-\{-1,0,1\}$, entonces la sucesión tiene infinitos términos bien definidos, y todos ellos son racionales. Explique los detalles omitidos en la demostración anterior.

Problema 5'': Si una sucesión TEX: $(a_k)_{k\ge1}$ tiene la misma relación de recurrencia que en el problema 5, y TEX: $a_1\le n+\dfrac m{n+1}$, donde TEX: $n\in\mathbb Z^+$ y TEX: $0\le m\le n$, pruebe que existe TEX: $K\in\left\{1,...,\dfrac{n(n+1)}2+m+2\right\}$ tal que TEX: $a_K<0$. Concluya que el problema inicial puede ser planteado con valores más grandes para TEX: $a_1$

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Resumen de soluciones:


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Sebastián Elías Puelma Moya
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Guía Rojo
mensaje Aug 29 2006, 06:01 PM
Publicado: #2


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CITA(xsebastian @ Nov 16 2005, 11:23 PM)
Problema 5: La sucesión TEX: $(a_k)_{k\ge 1}$ se define en TEX: $\mathbb{R}$ por recurrencia, como sigue:
  • TEX: $a_1=56$

  • TEX: $\forall\,j\in\mathbb{Z}^+:a_{j+1}=a_j-\dfrac{1}{a_j}$
Pruebe que TEX: $\exists\,K\in\mathbb\{1,...,2002\}$ tal que TEX: $a_K<0$

Observemos que cuando los TEX: $a_i$ con TEX: $i$ variando de TEX: 1 a TEX: $n$ son no negativos, tenemos:
TEX: $a_1>a_2>a_3>\ldots >a_{n-1}>a_n$

Particularmente, para un TEX: $1\le p<p+t\le n$ cualquiera, tendremos:
TEX: $a_p>a_{p+1}\Longleftrightarrow \dfrac{1}{a_p}<\dfrac{1}{a_{p+1}}\Longleftrightarrow -\dfrac{1}{a_{p+1}}<-\dfrac{1}{a_p}$

Generalmente:
TEX: $\boxed{-\dfrac{1}{a_{p+t}}<-\dfrac{1}{a_p}}$

Lemita (xD): TEX: $\boxed{a_{p+q}<a_p-\dfrac{q}{a_p}\ ,\ 2\le q\le n-p}$
Demostración:

Supongamos que TEX: $\forall K\in\{1,...,2002\},\ a_K\ge 0$

Luego:
TEX: $a_{897}<56-\dfrac{896}{56}=56-16=40$

TEX: $a_{1697}<40-\dfrac{800}{40}=40-20=20$

TEX: $a_{1897}<20-\dfrac{200}{20}=20-10=10$

TEX: $a_{1997}<10-\dfrac{100}{10}=10-10=0$

TEX: $\Longrightarrow a_{1997}<0\ \ \ \rightarrow \leftarrow $

TEX: $\boxed{\exists K\in\{1,...,2002\},\ a_K<0}$


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Caetano
mensaje Feb 19 2007, 09:18 PM
Publicado: #3


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Excelente solucion al problema 5. Felicitaciones kool2.gif


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S. E. Puelma Moy...
mensaje Mar 13 2007, 06:27 PM
Publicado: #4


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A continuación, otra solución para el problema 5.

Por la recurrencia, observamos que la sucesión está definida en TEX: $\mathbb Q$, a menos que algún término se anule (en tal caso, no tiene más términos definidos, porque no se puede dividir por 0). La primera proposición garantiza que esto no sucede.

Proposición 1: La sucesión tiene infinitos términos bien definidos, es decir: TEX: $a_k\ne0$, para todo TEX: $k\in\mathbb N$

Demostración:
Definimos la función TEX: $f:(\mathbb R-\{0\})\to\mathbb R$ por la fórmula: TEX: $f(x)=x-\dfrac1x$. Tenemos lo siguiente: TEX: $x>0\Rightarrow f(x)<x$.

Supongamos que no existe TEX: $K$ con las propiedades indicadas. Entonces TEX: $a_1,...,a_{2002}\in\mathbb R^+$. Por la propiedad citada para TEX: $f$, tenemos lo siguiente:

TEX: $56=a_1>a_2>...>a_{2002}>0$

Proposición 2: Sea TEX: $n\in\mathbb Z^+$. Entre los números TEX: $a_1,...,a_{2002}$, existen a lo sumo TEX: $n+1$ en el intervalo TEX: $[n,n+1[$

Demostración:
Ahora, entre los números TEX: $a_1,...,a_{2002}$, hay uno solo igual a 56, y además:

56 números en el intervalo [55,56[
55 números en el intervalo [54,55[
TEX: $\vdots$
2 números en el intervalo [1,2[

Por lo tanto, al menos 2002-1-(56+55+...+2)=406 de estos números están en el intervalo ]0,1[. Como están ordenados de manera decreciente, entonces debe ser TEX: $0<a_{2001}<1$. Entonces:

TEX: $a_{2001}<1<\dfrac1{a_{2001}}\Rightarrow a_{2002}=a_{2001}-\dfrac1{a_{2001}}<0$,

absurdo. Esta contradicción prueba que existe TEX: $K$


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Sebastián Elías Puelma Moya
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S. E. Puelma Moy...
mensaje Mar 13 2007, 07:27 PM
Publicado: #5


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Una forma alternativa para ver el lema de Guia Rojo, es la siguiente:

TEX: $\displaystyle a_{p+q}-a_p=\sum_{j=p}^{p+q-1}(a_{j+1}+a_j)=\sum_{j=p}^{p+q-1}\frac{-1}{a_j}<\frac{-q}{a_p}$

(la primera igualdad es por suma telescópica, la segunda es por la recurrencia, y la desigualdad es por reemplazar, cada término, por el mayor de todos ellos). Ahora viene un par de problemas adicionales, vinculados con este problema:

Problema 5': Si una sucesión TEX: $(a_k)_{k\ge1}$ tiene la misma relación de recurrencia que en el problema 5, y TEX: $a_1\in\mathbb Q-\{-1,0,1\}$, entonces la sucesión tiene infinitos términos bien definidos, y todos ellos son racionales. Explique los detalles omitidos en la demostración anterior.

Problema 5'': Si una sucesión TEX: $(a_k)_{k\ge1}$ tiene la misma relación de recurrencia que en el problema 5, y TEX: $a_1\le n+\dfrac m{n+1}$, donde TEX: $n\in\mathbb Z^+$ y TEX: $0\le m\le n$, pruebe que existe TEX: $K\in\left\{1,...,\dfrac{n(n+1)}2+m+2\right\}$ tal que TEX: $a_K<0$. Concluya que el problema inicial puede ser planteado con valores más grandes para TEX: $a_1$

Tengan cuidado con el problema 5'', así me ayudan a corroborar, que lo haya redactado bien


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Sebastián Elías Puelma Moya
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Killua
mensaje Mar 24 2007, 08:32 PM
Publicado: #6


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Solución al problema 4:



TEX: \noindent En la figura, debemos probar que $x=y$. Sea $G$ la proyecci\'on ortogonal de $D$ sobre el lado $\overline{AB}$; como $D$ se encuentra en la bisectriz de $\angle{B}$, se sigue que $\overline{DM}=\overline{DG}$. Sea $\angle{GBD}=\angle{DBM}=\beta$, entonces $\angle{GDB}=\angle{MDB}=90-\beta$, por lo tanto por criterio $LAL\ \triangle{DGE}\cong\triangle{DME}\Rightarrow\angle{DME}=\angle{DGE}=x$. Notemos ahora que $ADEG$ es c\'iclico ($\angle{AGD}=\angle{AED}=90$), luego $\angle{EGD}=\angle{EAD}=x$. Ahora notemos que, como $\overline{AE}//\overline{FC}$ (ambas son perpendiculares a $\overleftrightarrow{BD}$), entonces $\triangle{AED}\sim\triangle{CFD}\Rightarrow\angle{EAD}=\angle{FCD}=x$. Pero el cuadril\'atero $FCMD$ es c\'iclico ($\angle{DMC}+\angle{CFD}=90+90=180$), luego $\angle{DMF}=\angle{DCF}$, o sea $x=y$, probando lo pedido $\blacksquare$

Saludos
egresado.gif carita2.gif pompomgirl.gif


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mensaje Jan 22 2009, 10:36 PM
Publicado: #7


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Problema 1:

TEX: Definiremos operacion a la accion de borrar los numeros en la posiciones de la forma $3k+1$. Llamemos $\mathbb{S}=\{ n  \in  \mathbb{N} : n\equiv \{0,2\}\mod 3\}$. Sea $\omega : \mathbb{S} \to \mathbb{N}$ la funcion que asocie a cada elemento de $\mathbb{S}$ la posicion que ocupa despues de efectuar una operacion.

TEX: Lema 1: $\forall n\in \mathbb{S}$ se cumple que $\omega (n)=\lfloor {2n/3}\rfloor$, donde $\lfloor {x}\rfloor$ es el mayor entero menor o igual a $x$



TEX: Lema 2: Sea $\xi (n)=\left[3n/2\right]$, donde $\left[x\right]$ es el menor entero mayor o igual a $x$. Entonces $\xi (n)=\omega^{-1} (n)$ (es decir, $\xi $  es la funcion inversa de $\omega $).



TEX: Veamos ahora el problema. Notemos que si para cierto par $r ,a\in \mathbb{N}$ tenemos que $\omega^r (a)=1$ (donde $\omega^1 (a)=\omega (a)$ y $\omega^{r+1} (a)=\omega (\omega^r (a))$), esto significa que al efectuar $r$ operaciones, el numero $a$ ocupara la posicion 1. Por otra parte, notemos que si a 2001 le aplicamos la operacion, quedaran $\omega (2001)=1334$ numeros en la lista. Aplicando otra vez la operacion quedaran $\omega (1334)=889$ numeros en la lista. Pero $889\not \in \mathbb{S}$, asi que quedaran $\omega (888)=592$ numeros. De esto podemos concluir lo siguiente: Para calcular la cantidad de numeros que quedan despues de efectuar la operacion, tenemos que calcular $\omega (t)$ donde $t$ es la cantidad de numeros en la lista. Ahora, si $t\not \in \mathbb{S}$, basta calcular $\omega (t-1)$. Calculando a mano, podemos ver que bastan 17 operaciones para que quede un solo numero. Ahora que sabemos esto, debemos calcular $N=\xi^{17} (1)$ (donde $\xi^r (n)$ es definido similarmente a $\omega^r (n)$). Notemos que este es el ultimo numero en ser borrado, ya que $\xi (n)$ indica la posicion de $n$ antes de efectuar la operacion. Calculando a mano podemos ver que $\boxed {N=1598}$

Ojo con las definiciones de las funciones TEX: $\lfloor {x}\rfloor$ y TEX: $\left[x\right]$

Espero que este bien- Saludos



--------------------
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.




Grupo de facebook de Novatos Matemática y Estadística PUC 2011

Currículum Olímpico:
  • "What we learned as children, that one plus one equals two, we know to be false. One plus one
    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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pelao_malo
mensaje Jan 27 2009, 12:10 PM
Publicado: #8


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gracias varguitas por revivir sector olimpico Zidolo.gif



P3. -Notar que el LG de los puntos P es el arco capaz de AC de angulo 120 (solo interior al triangulo). Notar que independiente de P en dicho arco, el cuadrilatero BMPN es ciclico. Siendo O el centro del triangulo ABC, tenemos que <MBO=30 (siempre) y <MPO=180-<CPO=180-<CAO=180-30=150 por lo que el cuadrilatero BMPO es ciclico. Entonces el circuncentro X del triangulo BMN pertenece a la mediatriz de BO, por lo que el LG de los circuncentros es un segmento de la mediatriz de BO. Notemos que si P tiende a A, entonces X tiende a el corte de la mediatriz de BO con la perpendicular a AC por A, pero nunca alcanza el limite (por degenerarse la figura BMPN). Entonces el lugar geometrico buscado es el segmento determinado por las perpendiculares a AC por A y C con la mediatriz de BO, sin incluir los extremos.


--------------------
TEX: $\sqrt{5}=41$
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S. E. Puelma Moy...
mensaje Jan 28 2009, 05:57 AM
Publicado: #9


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CITA(pelao_malo @ Jan 27 2009, 01:10 PM) *
Notemos que si P tiende a A, entonces X tiende a el corte de la mediatriz de BO con la perpendicular a AC por A, pero nunca alcanza el limite (por degenerarse la figura BMPN).

Lo único que tengo para criticar esta solución, es la oración citada encima. En cualquier caso, se trata de un problema 3 de Olimpiada Iberoamericana de Matemática, así que ya es muy meritorio lo que has logrado.

PD:




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Sebastián Elías Puelma Moya
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pelao_malo
mensaje Jan 28 2009, 08:28 AM
Publicado: #10


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Hola xsebastian
resulta que si P tiende a A, entonces M tambien tiende a A, y la mediatriz de MP tiende a la perpendicular a AC por A.
Respecto del programa, yo uso CAR, y no use eso de limitrofe xD! solo traze las perpendiculares y marque los puntitos distintos.
Gracias por la correccion, salu2 enconstruccion.gif


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TEX: $\sqrt{5}=41$
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