Balkan Matematik Olimpiyatı - 1996 Çözümleri

Balkan Matematik Olimpiyatı - 1996 Çözümleri

1
Bir $ABC$ üçgeninin çevrel çemberinin merkezi $O$ ve ağırlık merkezi $G$ olsun. $R$ ve $r$ sırasıyla çevrel çemberin ve iç teğet çemberin yarıçapları olmak üzere
$$OG \leq \sqrt{ R ( R - 2r ) }$$
olduğunu ispatlayınız.

(Yunanistan)
Çözüm:
$M$, $AB$ nin orta noktası olsun.
$OM^2=R^2 - \dfrac {a^2}{4}$, $AM^2=\dfrac {b^2}{2}+\dfrac {c^2}{2}-\dfrac {a^2}{4}$.
$\triangle AOM$ üçgeninde Stewart uygularsak çok bilinen $$OG^2 = R^2-\dfrac 19 \cdot (a^2+b^2+c^2) \tag{1}$$ eşitliğini elde ederiz.
Bu durumda göstermemiz gereken eşitsizlik önce: $$18Rr \leq a^2+b^2+c^2 \tag {2}$$
formuna, daha sonra $\dfrac{abc}{4R} = ur = \dfrac{(a+b+c)r}2 \Longrightarrow 18Rr = \dfrac{9abc}{a+b+c}$ olduğu için $$9abc \leq (a^2+b^2+c^2)(a+b+c)\tag {3}$$ formuna dönüşür.
Karesel Ortalama - Geometrik Ortalama Eşitsizliğinden
$$\left ( \dfrac {a^2+b^2+c^2}{3} \right )^{1/2} \geq \sqrt[3]{abc}$$ ve $AGO$ dan $$\dfrac {a+b+c}{3} \geq \sqrt[3]{abc}$$ olduğu için ilk eşitsizliğin karesini alıp ikinci eşitsizlik ile çarptıktan sonra $(3)$ ü elde ederiz.

Not: $I$ iç merkez olmak üzere, $OI^2 = R^2 - 2Rr$ eşitliği çok bilinen bir eşitlik. Bu durumda soru aslında bizden $OG \leq OI$ olduğunu göstermemizi istiyor.

2
$p>5$ bir asal sayı olsun. $ X = \left\{p - n^2 \mid n\in \mathbb{N} ,\ n^2 < p\right\}$ kümesini düşünelim.

$x \neq 1$ ve $x \mid y$ olacak şekilde $X$ kümesinin birbirinden farklı $x$ ve $y$ elemanlarının olduğunu ispatlayınız.

(Arnavutluk)
3
Bir $ABCDE$ konveks beşgeninde $M,N,P,Q,R$ noktaları sırasıyla $AB,BC,CD,DE,EA$ kenarlarının orta noktaları olsun. Eğer $AP,BQ,CR$ ve $DM$ tek bir noktadan geçiyorsa $EN$'nin de aynı noktadan geçtiğini ispatlayınız.

(Yugoslavya)
4
$\{1,2, \ldots, 2^{1996}-1\}$ kümesinin aşağıdaki şartları sağlayan bir $A$ alt kümesi bulunduğunu gösteriniz :

  (i) $1 \in A$ ve $2^{1996}-1 \in A$
 
 (ii) $1$ dışındaki $A$'daki tüm elemanlar, $A$'da bulunan diğer iki elemanın(farklı olması gerekmez) toplamı olarak yazılabilir.

(iii) $A$'nın eleman sayısı en çok $2012$ olabilir.

(Romanya)