Asian Pacific Mathematics Olympiad 2009


Bài 1. Xét phép toán sau trên các số thực dương được viết trên bảng: Chọn một số r được viết trên bảng, xóa số đó, và sau đó viết một cặp số thực dương ab thỏa mãn điều kiện 2r^2=ab lên bảng. Giả sử ban đầu bạn chỉ có một số thực dương trên bảng, và thực hiện phép toán này k^2-1 lần để cuối cùng thu được k^2 số thực dương, không nhất thiết phân biệt. Chứng minh rằng tồn tại một số trên bảng không vượt quá kr.

Bài 2. Cho a_1, a_2, a_3, a_4, a_5 là các số thực thỏa mãn \frac{a_1}{k^2+1} + \frac{a_2}{k^2+2} + \frac{a_3}{k^2+3} + \frac{a_4}{k^2+4} + \frac{a_5}{k^2+5} = \frac{1}{k^2} với k=1,2,3,4,5. Tìm giá trị của \frac{a_1}{37} + \frac{a_2}{38} + \frac{a_3}{39} + \frac{a_4}{40} + \frac{a_5}{41} (Biểu diễn giá trị dưới dạng một phân số duy nhất.)

Bài 3. Cho ba đường tròn \Gamma_1, \Gamma_2, \Gamma_3 không giao nhau và rời nhau từng đôi một trên mặt phẳng. Với mỗi điểm P trên mặt phẳng, nằm ngoài ba đường tròn, dựng sáu điểm A_1, B_1, A_2, B_2, A_3, B_3 như sau: Với mỗi i=1,2,3, A_i, B_i là các điểm phân biệt trên đường tròn \Gamma_i sao cho các đường thẳng PA_iPB_i đều là tiếp tuyến của \Gamma_i. Gọi điểm P là điểm ngoại lệ nếu, từ cách dựng trên, ba đường thẳng A_1B_1, A_2B_2, A_3B_3 đồng quy. Chứng minh rằng mọi điểm ngoại lệ trên mặt phẳng, nếu tồn tại, đều nằm trên cùng một đường tròn.

Bài 4. Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương k, tồn tại một cấp số cộng \frac{a_1}{b_1}, \frac{a_2}{b_2}, \dots, \frac{a_k}{b_k} gồm các số hữu tỉ, trong đó a_i, b_i là các số nguyên dương nguyên tố cùng nhau với mỗi i=1,2,\dots,k, sao cho các số nguyên dương a_1, b_1, a_2, b_2, \dots, a_k, b_k đều phân biệt.

Bài 5. Larry và Rob là hai robot đi cùng một chiếc xe từ Argovia đến Zillis. Cả hai robot đều có quyền điều khiển vô lăng và rẽ theo thuật toán sau: Larry rẽ trái 90^\circ sau mỗi l kilômét lái xe tính từ điểm xuất phát; Rob rẽ phải 90^\circ sau mỗi r kilômét lái xe tính từ điểm xuất phát, trong đó lr là các số nguyên dương nguyên tố cùng nhau. Trong trường hợp cả hai lượt rẽ xảy ra đồng thời, xe sẽ tiếp tục đi thẳng mà không chuyển hướng. Giả sử mặt đất bằng phẳng và xe có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào. Giả sử xe xuất phát từ Argovia và hướng về phía Zillis. Với những lựa chọn nào của cặp (l, r) thì xe được đảm bảo sẽ đến Zillis, bất kể khoảng cách từ Argovia là bao xa?

Polynomials in one variable: Basic definitions


Trong bài này K là một trong các tập hợp \mathbb{F}_p (tập các số nguyên modulo một số nguyên tố p), \mathbb{Q}, \mathbb{R}, hoặc \mathbb{C}.

Định nghĩa 1. Cho n là một số tự nhiên và a_0,a_1,...,a_n \in K. Mỗi tổng hình thức có dạng

a_n x^n+a_{n-1} x^{n-1}+\ldots+a_1 x+a_0

được gọi là một đa thức trên K theo biến x với hệ số a_0,a_1,...,a_n. Nếu k là chỉ số lớn nhất sao cho a_k \neq 0, thì ta nói đa thức f(x)=a_k x^k+\ldots+a_1x+a_0 có bậc k, viết \text{deg}(f(x))=k, a_k được gọi là hệ số đầu của đa thức f(x), và a_0 được gọi là hệ số tự do của f(x). Nếu a_0 là hệ số đầu của f(x), thì f(x) được gọi là đa thức hằng.

Nếu hệ số đầu của f(x)1, thì f(x) được gọi là đa thức monic. Tập tất cả đa thức với hệ số trong K được ký hiệu bởi K[x].

Theo định nghĩa này thì đa thức không, đa thức mà mọi hệ số là không, không có bậc. Để thuận tiện, ta qui ước nó là đa thức hằng và có bậc bằng -\infty. Một đa thức hằng f(x)=a_0 có bậc 0 nếu a_0 \neq 0. Hai đa thức bằng nhau nếu chúng có cùng bậc và tất cả các hệ số tương ứng bằng nhau. Cần phân biệt giữa đa thức f(x) và hàm đa thức tương ứng từ K đến K xác định bởi thay một phần tử của K vào vị trí của x. Nếu f(x)=a_m x^m+\ldots+a_1x+a_0c \in K, thì f(c)=a_m c^m+\ldots+a_1c+a_0 được gọi là giá trị của f(x) tại c. Nếu K\mathbb{F}_p thì có thể có hai đa thức khác nhau xác định cùng một hàm đa thức.

Ví dụ 1. Cho K\mathbb{F}_3 và xét các đa thức x^3x. Với mỗi c \in \mathbb{F}_3, ta có c^3 \equiv c\pmod{3}, do đó các hàm đa thức f(x)=x^3g(x)=x là bằng nhau như các hàm từ \mathbb{F}_3 tới \mathbb{F}_3.

Continue reading “Polynomials in one variable: Basic definitions”