Σελίδα 2 από 11

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Σάβ Ιαν 22, 2011 12:07 pm
από kwstas12345
Είναι: \displaystyle a^8+4b^8=\left(a^{2} \right)^{4}+4\left(b^{2} \right)^{4}=\left(a^{4}+2b^4 \right)^2-4a^4b^4=\left(a^4+2b^4-2b^2a^2 \right)\left(a^4+2b^4+2a^2b^2 \right)= \displaystyle =\left[\left(a^2+b^2 \right)^{2}+b^4 \right]\left[\left(a^2-b^2 \right)^{2}+b^4 \right]

Επειδή: \displaystyle \left(a^2-b^2 \right)^{2}+b^4\neq \left(a^2+b^2 \right)^{2}+b^4,\left(a^2+b^2 \right)^{2}+b^4>1, a,b \in \mathbb{Z_{+}} πρέπει κατα ανάγκην να είναι \displaystyle \left(a^2-b^2 \right)^{2}+b^4=1\Leftrightarrow a=b=1.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Σάβ Ιαν 22, 2011 5:43 pm
από silouan
socrates έγραψε: 8.
Αν a,b,c θετικοί πραγματικοί αριθμοί, να δείξετε ότι

\displaystyle{\frac{a}{\sqrt{3a+2b+c}}+\frac{b}{\sqrt{3b+2c+a}}+\frac{c}{\sqrt{3c+2a+b}}\leq \frac{1}{\sqrt{2}} \sqrt{a+b+c}.}
Υπόδειξη :
Βγαίνει γρήγορα και χωρίς ιδιαίτερο κόπο μετά με την ανισότητα Weighted Jensen. Αν θέλει κάποιος αν δεν λυθεί η άσκηση θα βάλω τη λύση μου

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Σάβ Ιαν 22, 2011 5:45 pm
από Νασιούλας Αντώνης
Όσο αναφορά την 11, χθες συμπτωματικά διάβασα στο P.S.S. του Arthur Engel την -στο ευρύ κοινό άγνωστη- ταυτότητα της Sophie Germain.

Υπάρχουν δυο μορφές η μία απ τις οποίες χρησιμοποιήθηκε απ τον Κώστα για να λύσει την άσκηση.

Έχουν τεθεί κατά καιρούς θέματα σε ολυμπιάδες και άλλους διαγωνισμούς που στηρίζονται στην παραπάνω ταυτότητα και σύμφωνα με το ίδιο βιβλίο τα λύνουν λίγοι μαθητές.

Sophie Germain's Identity: x^4+4y^4=((x+y)^2+y^2)((x-y)^2+y^2)=(x^2+2xy+2y^2)(x^2-2xy+2y^2)

Ας δώσω και μια άσκηση από αυτές που προτείνονται πάνω σε αυτή την ταυτότητα:


12.

Για φυσικό n>1 να δειχθεί ότι ο n^4+4^n δεν είναι ποτέ πρώτος.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Σάβ Ιαν 22, 2011 5:45 pm
από userresu
10:

Για x=y=0 παίρνω f^2 (0)=(k-1)f(0), δηλαδή f(0)=k-1 ή f(0)=0.
Αν f(0)=k-1 με k\neq 1 για y=0 η αρχική δίνει f(x)+(k-1)^2=kf(x) \Rightarrow f(x)(k-1)=(k-1)^2 \Rightarrow f(x)=k-1, η οποία επαληθεύει την αρχική.
Αν f(0)=0 για y=0 η αρχική δίνει (k-1)f(x)=0, άρα f(x)=0(που επαληθεύει την αρχική) ή k=1.

Αν τώρα k=1, η αρχική γίνεται f(x)+f^2 (y)=f(x+y^2). Για x=0 παίρνω f(y^2)=f^2 (y)\geq 0, άρα f(x)\geq 0 για κάθε x>0.
Για x=-y^2, f(-y^2)+f(y^2)=0, άρα η f είναι περιττή και συνεπώς f(-x)=-f(x).
Θέτοντας y:= \sqrt{y} η σχέση μας γίνεται f(x)+f(y)=f(x+y) με x\geq 0 ή y\geq 0. Όμως x,y<0 \Rightarrow f(x)+f(y)=-(f(-x)+f(-y))=-f(-x-y)=f(x+y). Άρα f(x)+f(y)=f(x+y) , x,y\in R, η οποία είναι η συναρτησιακή Cauchy και οι λύσεις της είναι της μορφής f(x)=cx, όταν f(x)\geq 0 για κάθε x>0. Αντικαθιστώντας στη δοθείσα παίρνουμε f(x)=x.

Τελικά οι λύσεις είναι οι f(x)=k-1, f(x)=0 και, αν k=1, f(x)=x.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Σάβ Ιαν 22, 2011 6:55 pm
από chris
Νασιούλας Αντώνης έγραψε: 12.

Για φυσικό n>1 να δειχθεί ότι ο n^4+4^n δεν είναι ποτέ πρώτος.
Αν ο n είναι άρτιος τότε ο A=n^4+4^n είναι επίσης άρτιος μεγαλύτερος του 2 και άρα ποτέ πρώτος.
Επομένως εξετάζουμε την περίπτωση στην οποία ο n είναι περιττός δηλαδή n=2k+1,k\in \mathbb{N} και έχουμε:

A=n^4+4^{2k+1}=n^4+4\cdot 2^{4k}

Θέτω 2^k=b και έτσι:

A=n^4+4b^4=(n^2+2b^2+2nb)(n^2+2b^2-2nb)
επομένως ο A δεν είναι ποτέ πρώτος για n>1(παρατηρούμε οτι για n=1 έχουμε: A=1+4=5 δηλαδή πρώτος)

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Σάβ Ιαν 22, 2011 7:36 pm
από socrates
13.
Να βρείτε όλα τα ζεύγη θετικών ακεραίων (a,b) τέτοια ώστε ο αριθμός \displaystyle {\frac{a^3+1}{2ab^2+1}} να είναι ακέραιος.


14.
Έστω M ένα υποσύνολο του \{1,2,3,...,2011\} τέτοιο ώστε:
ανάμεσα σε τρία οποιαδήποτε στοιχεία του, υπάρχουν δύο, τέτοια ώστε το ένα να διαιρεί το άλλο.
Να βρεθεί ο μέγιστος αριθμός στοιχείων που μπορεί να έχει το M.


15.
Να προσδιορίσετε όλες τις συναρτήσεις f:\mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} τέτοιες ώστε f(f(x)-y)=f(x)+f(f(y)-f(-x))+x, για κάθε x,y \in \mathbb{R}.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Κυρ Ιαν 23, 2011 12:40 am
από Nick1990
Λύση της 14:
Έστω \{x_1,x_2,...x_k\} υποσύνολο με την ιδιότητα αυτή, με x_{i+1} \geq x_i \forall i=1,2,...k.
Εξετάζουμε πρώτα την περίπτωση όπου ο k είναι περιττος.
Ανάμεσα στα \{x_1,x_2,x_3\}, υπάρχουν δύο, έστω a,b, ώστε a = kb \geq 2b, οπότε προφανώς x_3 \geq 2x_1. Κάνοντας το ίδιο με τα \{x_3,x_4,x_5\} προκείπτει x_5 \geq 2x_3 \geq 4x_1.
Επαγωγικά, θα ισχύει:
x_{3+2n} \geq 2^{n+1}x_1
Τότε θα έχουμε:
2011 \geq x_k = x_{3 + 2u} \geq 2^{u+1}x_1  \geq 2^{u+1} \Rightarrow u \leq 9
Άρα τα στοιχεία θα είναι 3 + 2u \leq 21
Αν τώρα ο k είναι άρτιος, κάνουμε ακριβώς το ίδιο αρχίζοντας απο το x_2 όμως, και θα έχουμε:
2011 \geq x_k = x_{3 + 2u + 1} \geq 2^{u+1}x_2 \geq 2^{u+2} \Rightarrow u \leq 8
Άρα τα στοιχεία θα είναι τότε 3 + 2u + 1 \leq 20
Βλέπουμε λοιπόν ότι τα στοιχεία δεν μπορούν να είναι παραπάνω από 21, και αυτός είναι και ο μέγιστος δυνατός πληθάριθμος ενός τέτοιου συνόλου διότι το σύνολο:
\{1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,3,6,12,24,48,96,3 \times 64, 3 \times 128, 3 \times 256, 3 \times 512\}
έχει τη ζητούμενη ιδιότητα.
Edit: έβαλα τη λύση σε hide

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Κυρ Ιαν 23, 2011 1:17 am
από Nick1990
15.
Να προσδιορίσετε όλες τις συναρτήσεις f:\mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} τέτοιες ώστε f(f(x)-y)=f(x)+f(f(y)-f(-x))+x, για κάθε x,y \in \mathbb{R}.


Συνεχίζω με αυτή:
Για x=y=0 προκείπτει f(a)=2a, όπου a=f(0)
Θέτουμε στην αρχική: x=0 και τότε:
f(a - y) = a + f(f(y) - a) \forall y \in R, και για y=a:
a = a + f(f(a) - a) \Leftrightarrow 0 = f(f(a)-a) = f(2a - a) = f(a) = 2a \Leftrightarrow a=0
Άρα f(0)=0
Μετά θέτουμε x=0 και προκείπτει:
f(-y) = f(f(y)) \forall y \in R
Τέλος για y=f(x) θα πάρουμε:
0 = f(0) = f(f(x) - f(x)) = f(x) + f(f(f(x)) - f(-x)) + x = f(x) + x + f(f(-x) - f(-x)) = f(x) + x + f(0) = f(x) + x \Leftrightarrow f(x) = -x \forall x \in R
Εύκολα η τελευταία επαληθεύει.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Κυρ Ιαν 23, 2011 12:24 pm
από socrates
Νασιούλας Αντώνης έγραψε:Όσο αναφορά την 11, χθες συμπτωματικά διάβασα στο P.S.S. του Arthur Engel την -στο ευρύ κοινό άγνωστη- ταυτότητα της Sophie Germain.

Υπάρχουν δυο μορφές η μία απ τις οποίες χρησιμοποιήθηκε απ τον Κώστα για να λύσει την άσκηση.

Έχουν τεθεί κατά καιρούς θέματα σε ολυμπιάδες και άλλους διαγωνισμούς που στηρίζονται στην παραπάνω ταυτότητα και σύμφωνα με το ίδιο βιβλίο τα λύνουν λίγοι μαθητές.

Sophie Germain's Identity: x^4+4y^4=((x+y)^2+y^2)((x-y)^2+y^2)=(x^2+2xy+2y^2)(x^2-2xy+2y^2)

Ας δώσω και μια άσκηση από αυτές που προτείνονται πάνω σε αυτή την ταυτότητα:
Άλλη μια βασισμένη σε αυτήν την ταυτότητα:

16.
Να βρεθούν όλες οι τριάδες (p,x,y) τέτοιες ώστε p^x=y^4+4, όπου p πρώτος και x,y μη αρνητικοί ακέραιοι.


17.
Δίνεται τετράγωνο ABCD πλευράς 1. Να βρεθεί ο γεωμετρικός τόπος των σημείων P του επιπέδου του έτσι ώστε AP\cdot CP+BP\cdot DP=1.

18.
Να προσδιορίσετε όλες τις \text{1-1} συναρτήσεις f:\mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} τέτοιες ώστε \displaystyle {f\left(\frac{x+y}{x-y}\right)=\frac{f(x)+f(y)}{f(x)-f(y)}}, για κάθε x\ne y.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Κυρ Ιαν 23, 2011 3:35 pm
από kwstas12345
16.Eύκολα βλέπουμε πως \displaystyle y^4+4=y^4+4\cdot1^4=\left(y^2+2 \right)^{2}-4y^{2}=\left[\left(y-1 \right)^{2}+1 \right]\left[\left(y+1 \right)^{2}+1 \right]. Άρα η αρχική είναι ισοδύναμη με την \displaystyle \left[\left(y-1 \right)^{2}+1 \right]\left[\left(y+1 \right)^{2}+1 \right]=p^x.

Επειδή \displaystyle \left(y+1 \right)^{2}+1>1, y \geqslant 0, μια περίπτωση είναι να είναι \displaystyle \left(y-1 \right)^{2}+1=1\wedge \left(y+1 \right)^{2}+1=p^{x}\Rightarrow y=1\wedge p^{x}=5\Leftrightarrow \displaystyle \left(x,y,p \right)=\left(1,1,5 \right).

Μια άλλη περίπτωση είναι να είναι \displaystyle \left(y-1 \right)^{2}+1=p^k,\left(y+1 \right)^{2}+1=p^{x-k},x-k>k\Rightarrow x-2k\geqslant 1 μιας και \displaystyle \left(y-1 \right)^{2}+1<\left(y+1 \right)^{2}+1. Τότε όμως \displaystyle p|\left(y-1 \right)^2+1 \wedge p|\left(y+1 \right)^2+1\Rightarrow p|\left[\left(y+1 \right)^2+1-\left(\left(y-1 \right)^2+1 \right) \right] \displaystyle \Rightarrow p|4y.

Άν o p διαιρεί τον y τότε \displaystyle y\equiv 0\left(modp \right)\Rightarrow y^{4}\equiv 0\left(modp \right). Άν λοιπόν \displaystyle x\neq 0 τότε: \displaystyle p^{x}-y^{4}=4\Rightarrow 4\equiv 0\left(modp \right).

Άν τώρα \displaystyle p\neq 2 η εξίσωση είναι αδύνατη. Άρα εξετάζουμε την περίπτωση που p=2. Άν p=2 η αρχική γίνεται: \displaystyle 2^{x}=y^{4}+4.

Άν x=0,1 δεν έχουμε λύση. Aν \displaystyle x=2\Rightarrow y=0\Rightarrow \left(x,y,p \right)=\left(2,0,2 \right). Άν \displaystyle x=3,4 η εξίσωση είναι αδύνατη.

Άν τώρα \displaystyle x\geqslant 5, τότε ο y θα πρέπει να είναι άρτιος αλλίώς αν ήταν περιττός το πρώτο μέλος θα ήταν άρτιος και το δεύτερο περιττός. Άρα πρέπει \displaystyle y=2l,l \in \mathbb{N} τότε όμως \displaystyle 2^x=16l^4+4\Leftrightarrow 2^{x-2}=4l^{4}+1 η οποία είναι αδύνατη.

Συνεχίζοντας εκεί που σταματήσαμε, μένει να εξετάσουμε την περίπτωση που p|4, τότε όμως θα είναι p=2. Ακολουθώντας όμοια την ίδια διαδικασία θα βρούμε την λύση \displaystyle \left(x,y,p \right)=\left(2,0,2 \right).

Τελικά οι λύσεις που βρίσκω είναι οι \displaystyle \left(x,y,p \right)=\left(1,1,5 \right)\vee \left(2,0,2 \right).

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Κυρ Ιαν 23, 2011 3:41 pm
από nickthegreek
19.

Αν a,b,c,d,e πραγματικοί αριθμοί τέτοιοι ώστε η εξίσωση ax^2+(c+b)x+(e+d)=0 έχει πραγματικές ρίζες μεγαλύτερες του 1,

να αποδείξετε ότι η εξίσωση ax^4+bx^3+cx^2+dx+e=0 έχει μία τουλάχιστον πραγματική ρίζα.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Κυρ Ιαν 23, 2011 7:32 pm
από Σακης
Λύση για την 18:

Για y=-x η αρχική δίνει \displaystyle{f(0)=\frac{f(x)+f(-x)}{f(x)-f(-x)}}. (i)

Για y=0 παίρνουμε \displaystyle{f(1)=\frac{f(x)+f(0)}{f(x)-f(0)}} η οποία καταλήγει στην f(x)(f(1)-1)=f(0)+f(0)f(1). (ii)
Αν f(1)≠1 τότε η f(x) είναι σταθερή, άτοπο. Άρα f(1)=1 και από την (ii) f(0)=0.

Τότε από την (i), προκύπτει f(-x)=-f(x). Άρα f: περιττή.

Η αρχική για y=1 δίνει \displaystyle{f(\frac{x+1}{x-1})=\frac{f(x)+1}{f(x)-1}}. (iii)

Για \displaystyle{x=\frac{x}{y}}, η (iii) δίνει \displaystyle{f(\frac{x+y}{x-y})=\frac{f(\frac{x}{y})+1}{f(\frac{x}{y})-1}}. (iv)

Η (iv) σε συνδιασμό με την αρχική δίνει μετά από πράξεις \displaystyle{f(\frac{x}{y})f(y)=f(x)=f(y\frac{x}{y})}.

Άρα για κάθε a,b ισχύει f(a)f(b)=f(ab).
Επειδή f:περιττή, η τελευταία σχέση από γνωστή διαδικασία δίνει f(x)=x^c με c:περιττό.

Τότε η αρχική για x=2,y=1 δίνει μετά από πράξεις 3^c+2^c+1^c=6^c=(1+2+3)^c που φανερά έχει μοναδική λύση το c=1. Άρα f(x)=x που επαληθεύει την δοθείσα σχέση.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιαν 24, 2011 3:59 pm
από Nick1990
Ακόμα δύο θεματάκια απο παλιούς διαγωνισμούς "Αρχιμήδης", τα οποία μου άρεσαν ιδιαίτερα:

20.

Στο επίπεδο ορίζουμε μια διμελή πράξη *, τέτοια ώστε για κάθε δύο σημεία Χ,Υ του επιπέδου, το Χ*Υ να είναι το συμμετρικό σημείο του Χ ως προς το Υ. Ορίζουμε μια ακολουθία συνόλων A_0, A_1, A_2, A_2, A_3,..., ώστε για κάθε n \in N να είναι A_{n+1} = A_n \cup \{X*Y | X,Y \in A_n\}, με A_0 το σύνολο των 3 απο τις 4 κορυφές ενός τετραγώνου στο επίπεδο. Είναι δυνατόν η τέταρτη κορυφή να ανήκει σε κάποιο από τα A_k, k \in N???


21.

Θεωρούμε ένα σύνολο M με 2011 θετικούς ακεραίους, τέτοιο ώστε για κάθε 3 θετικούς ακεραίους x,y,z \in M, με x \neq y, να ισχύει x + y \neq z. Να βρεθεί η ελάχιστη δυνατή τιμή του μεγαλύτερου απο τους 2011 θετικούς ακεραίους του συνόλου M.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιαν 24, 2011 8:58 pm
από userresu
Nick1990 έγραψε:Ακόμα δύο θεματάκια απο παλιούς διαγωνισμούς "Αρχιμήδης", τα οποία μου άρεσαν ιδιαίτερα:

20.

Στο επίπεδο ορίζουμε μια διμελή πράξη *, τέτοια ώστε για κάθε δύο σημεία Χ,Υ του επιπέδου, το Χ*Υ να είναι το συμμετρικό σημείο του Χ ως προς το Υ. Ορίζουμε μια ακολουθία συνόλων A_0, A_1, A_2, A_2, A_3,..., ώστε για κάθε n \in N να είναι A_{n+1} = A_n \cup \{X*Y | X,Y \in A_n\}, με A_0 το σύνολο των 3 απο τις 4 κορυφές ενός τετραγώνου στο επίπεδο. Είναι δυνατόν η τέταρτη κορυφή να ανήκει σε κάποιο από τα A_k, k \in N???
Αν αυτό είναι το θέμα 4 του Αρχιμήδη 2003, το βιβλίο των θεμάτων που έχω λέει επίσης ότι "Δεν εξετάζονται οι πράξεις με σημεία που δεν ανήκουν στους άξονες x και y", το οποίο φυσικά δεν είναι απαραίτητο στη λύση του προβλήματος.

Έστω χωρίς βλάβη της γενικότητας ότι τα σημεία που έχουμε αρχικά είναι τα (1,0) , (0,1) , (1,1). Αρχικά βλέπουμε ότι δουλεύουμε στους ακεραίους, αφού κάθε πράξη σημείων με ακέραιες συντεταγμένες έχει ως αποτέλεσμα σημείο με ακέραιες συντεταγμένες. Θα αποδείξουμε ότι δεν υπάρχει περίπτωση να προκύψει σημείο με συντεταγμένες της μορφής (2x,2y) , x,y\in Z. (τότε δε θα υπάρχει ούτε το (0,0) σε κάποιο σύνολο). Έστω A_k το πρώτο σύνολο που περιέχει ένα τέτοιο σημείο (το A_{k-1} δεν περιέχει κανένα τέτοιο σημείο). Τότε θα έχουμε ότι 2x=2x_1-x_2 και 2y=2y_1-y_2, αν (2x,2y)=(x_2,y_2) * (x_1,y_1), το οποίο σημαίνει ότι οι x_2,y_2 είναι άρτιοι και είναι άτοπο αφού το σημείο (x_2,y_2) περιέχεται σε κάποιο σύνολο A_i, i<k.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Πέμ Ιαν 27, 2011 4:54 pm
από nickthegreek
Eπειδή βλέπω δυστυχώς ότι το θέμα αυτό πάει να ξεχαστεί,ας βάλω μια άσκηση κι εγώ:

22

Να βρεθούν όλες οι συναρτήσεις f:Z \rightarrow Z τέτοιες ώστε f(0)=1 και

f(f(n))=f(f(n+2)+2)=n,\forall n \in Z

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Πέμ Ιαν 27, 2011 7:26 pm
από socrates
23.
Έστω r ένας πραγματικός αριθμός τέτοιος ώστε \ \displaystyle \left(2^nr-\frac{1}{4},2^nr+\frac{1}{4}\right)\cap \mathbb{Z}\ne \emptyset, για κάθε μη αρνητικό ακέραιο n.
Να δείξετε ότι ο r είναι ακέραιος.

24.
Να βρεθούν οι μη αρνητικές ακέραιες λύσεις της εξίσωσης 7^a=4^b+5^c+6^d.

25.
Αν a,b,c,d πραγματικοί αριθμοί, να δείξετε ότι (a^2+b^2+1)(c^2+d^2+1)\geq 2(a+c)(b+d).
Πότε ισχύει η ισότητα;

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Πέμ Ιαν 27, 2011 7:56 pm
από Nick1990
socrates έγραψε: 25.
Αν a,b,c,d πραγματικοί αριθμοί, να δείξετε ότι (a^2+b^2+1)(c^2+d^2+1)\geq 2(a+c)(b+d).
Πότε ισχύει η ισότητα;
Πολύ ωραίο:
2LHS = (a^2 + b^2 + 1)(c^2 + d^2 + 1) + (a^2 + b^2 + 1)(c^2 + d^2 + 1) \geq (a^2 + b^2 + 1)(c^2 + d^2 + 1) + (2ab + 1)(c^2 + d^2 + 1) = ((a+b)^2 + 2)(c^2 + d^2 + 1)

Ομοια
4LHS = 2LHS + 2LHS \geq ((a+b)^2 + 2)(c^2 + d^2 + 1) + ((a+b)^2 + 2)(c^2 + d^2 + 1) \geq ((a+b)^2 + 2)(c^2 + d^2 + 1) + ((a + b)^2 + 2)(2cd + 1) = ((a + b)^2 + 2)(2 + (c + d)^2) = S

Από Cauchy-Swartz:
4LHS \geq S \geq (\sqrt{2}(a + b + c + d))^2 = 2(a + c + b + d)^2 \geq 2\times 4 (a + c)(b + d) \Leftrightarrow LHS \geq 2(a + c)(b + d)

Κοιτάζοντας τις περιπτώσεις ισότητας μια μια ξεχωριστά, βλέπουμε ότι έχουμε ισότητα όταν και μόνο όταν:
a=b, c=d, ac = \frac{1}{2}

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Πέμ Ιαν 27, 2011 9:45 pm
από Dreamkiller
socrates έγραψε:24.
Να βρεθούν οι μη αρνητικές ακέραιες λύσεις της εξίσωσης 7^a=4^b+5^c+6^d.
Αν d\neq 0 τότε εξετάζοντας τη δοθείσα mod 3 παίρνουμε 7^a \equiv 1 \equiv 1^b+(-1)^c (mod 3), άτοπο. Άρα d=0.
Αν a=0 τότε 1=4^b+5^c+1, άτοπο. Άρα a \neq 0.
Αν b \neq 0 τότε (-1)^a \equiv 7^a \equiv 4^b+5^c+1 \equiv 2 (mod 4), άτοπο. Άρα b=0.
Άρα η αρχική γίνεται 7^a-5^c=2.
Αν c=0 τότε 7^a=3, άτοπο. Άρα c \neq 0.
Εξετάζοντάς την mod 4 παίρνουμε (-1)^a -1 \equiv 2 (mod 4) \Leftrightarrow (-1)^a \equiv 3 (mod 4) άρα a=2y+1, με y \in N.
Οπότε τώρα έχουμε την 7^{2y+1}-5^c=2
Αν c \geq 2 τότε 7(49)^{x} \equiv 2 (mod 25) \Leftrightarrow 7(-1)^{x} \equiv 2 (mod 25), άτοπο.
Άρα c=1 οπότε παίρνουμε και y=0 και άρα a=1.
Μοναδική λύση της εξίσωσης τελικά είναι η (a,b,c,d)=(1,0,1,0).

EDIT: Έγινε διόρθωση μετά από σφάλμα που μου επισήμανε ο socrates.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Παρ Ιαν 28, 2011 12:34 pm
από socrates
26.
Έστω n ένας θετικός ακέραιος.
Να αποδείξετε ότι το πολυώνυμο f(x) = (x^2-1^2)(x^2-2^2)\cdots (x^2-n^2)+ 1 δε γράφεται ως γινόμενο μη σταθερών πολυωνύμων με ακέραιους συντελεστές.
27.
Δίνεται πολυώνυμο P(x)=x^4-2x^3+px+q, \ p,q \in \mathbb{R}, με όλες τις ρίζες του πραγματικές.
Αν M η μεγαλυτερη ρίζα, να δείξετε ότι 1\leq M\leq 2.
Πότε ισχύει η ισότητα (σε καθεμιά ανισότητα);

28.
Να βρεθούν όλοι οι πρώτοι αριθμοί p τέτοιοι ώστε ο αριθμός p^3-p+1 να είναι τέλειο τετράγωνο ακεραίου.

Re: Διαγωνισμός Αρχιμήδης 2011 - Των φρονίμων τα παιδιά...!

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιαν 31, 2011 10:47 pm
από Σακης
27.

Ισχύει P{'}(x)=4x^3-6x^2+p\Rightarrow{P{''}(x)=12x(x-1)}.
'Εστω ότι το P(x) έχει 4 διακεκριμμενες ρίζες μικρότερες του 1.
Τότε από θεώρημα Rolle η P{'}(x) θα έχει 3 και η P{''}(x) 2 κάτω από 1 άτοπο.
Άν η P(x) έχει μία διπλή ρίζα τότε την έχει και η P{'} και ομοίως με Rolle, άτοπο.
Άν η P(x) έχει τριπλή ρίζα τότε από τύπους του Vieta προκύπτει p=q=0 και P(x)=x^3(x-2) ή p=2,q=-1 και P(x)=(x-1)^3(x+1) από όπου προκύπτουν οι περιπτώσεις της ισότητας.

\displaystyle{\sum{x_i}=2} , \displaystyle{\sum{x_ix_j}}=0}

Τότε \displaystyle{\sum{x^2_i}=4} άρα |x_i|\leq{2}.