Trong bài này tôi giới thiệu hai lời giải cho bài 6 trong đề thi IMO 2021, lời giải thứ hai có dùng bổ đề Siegel mà tôi đã giới thiệu cách đây rất lâu ở đường dẫn https://nttuan.org/2007/10/21/siegel/. Các bạn có thể tìm các bài toán khác trong đề IMO 2021 ở đây https://nttuan.org/2021/07/25/imo2021/
Bài toán (IMO2021/6). Cho số nguyên là một tập hữu hạn các số nguyên và …, là các tập con của . Giả sử rằng với mỗi , tổng các phần tử của là . Chứng minh rằng có ít nhất phần tử.
Lời giải 1. Đặt và giả sử . Từ giả thiết, với mỗi , ta có với các . Với mỗi , biểu diễn theo cơ số và kết hợp với ta được trong đó các là số nguyên thỏa mãn . Vế trái của đẳng thức này nhận đúng giá trị, do đó suy ra .
Đề thi năm nay rất khó, đặc biệt là bài 2 và bài 3. Bài 2 quá khó đối với một bài 2 thông thường ở IMO.
III) Kết quả
Ban tổ chức IMO 2021 quyết định trao 52 HCV cho các thí sinh có điểm trao 103 HCB cho các thí sinh có điểm và 148 HCĐ cho các thí sinh có điểm
Đội ta được 1 HCV, 2 HCB và 3 HCĐ. Chúc mừng đội tuyển Việt Nam!
Kết quả của đội Việt Nam
HCV duy nhất lần này thuộc về em Đỗ Bách Khoa, học sinh lớp 12 Toán 1 trường THPT Chuyên Hà Nội – Amsterdam. Với điểm 35/42, Khoa lọt vào top 12 thí sinh có điểm cao nhất của IMO 2021.
Vậy là Ams có HCV IMO đầu tiên trong lịch sử! Trong lịch sử hơn 60 năm của IMO, Khoa cũng là học sinh đầu tiên của đội tuyển Hà Nội được HCV.
Chỉ có đúng một thí sinh đạt 42/42 ở IMO 2021, đó là một học sinh đến từ Trung Quốc.
Bài 1: Cho tam giác và các điểm , , lần lượt nằm trên , , sao cho tâm đường tròn nội tiếp của tam giác và tam giác trùng nhau, đồng thời bán kính đường tròn nội tiếp tam giác bằng một nửa bán kính đường tròn nội tiếp tam giác . Chứng minh rằng là tam giác đều.
Bài 2: Cho là một số tự nhiên cố định. Chứng minh rằng tập hợp các ước nguyên tố của với là vô hạn.
Bài 3: Giả sử là ba số thực dương thỏa mãn . Chứng minh rằng
.
Ngày 2
Bài 4: Tìm tất cả các đa thức với hệ số nguyên sao cho, với mọi số nguyên tố và các số tự nhiên thỏa mãn điều kiện , ta luôn có .
Bài 5: Cho tam giác có , và là ba đường cao. Gọi là chân đường vuông góc hạ từ xuống , và là một điểm trên sao cho . Chứng minh rằng:
Bài 6: Cho một đường đi khép kín trên các đỉnh của một lưới hình vuông đi qua mỗi đỉnh đúng một lần. Chứng minh rằng tồn tại hai đỉnh kề nhau sao cho nếu ta cắt đường đi tại hai điểm này thì độ dài của mỗi phần nhận được không nhỏ hơn một phần tư tổng chiều dài đường đi.