2010年美国数学奥林匹克国家队选拔赛

第一天

 


1.设\(P\)是整系数多项式满足\(P(0)=0\)并且\(\gcd(P(0),P(1),P(2),\cdots)=1.\)证明:存在无穷多个正整数\(n\),使得满足\(\gcd(P(n)-P(0),P(n+1)-P(1),P(n+2)-P(2),\cdots)=n.\)

2.设正实数\(a,b,c\)满足\(abc=1\),求证:

\(\displaystyle\frac{1}{a^5(b+2c)^2}+\frac{1}{b^5(c+2a)^2}+\frac{1}{c^5(a+2b)^2}\geq \frac{1}{3}.\)

3.设\(h_a,h_b,h_c\)分别是\(\Delta ABC\)对应顶点\(A,B,C\)的高线长,\(P\)\(\Delta ABC\)内一点,求证:

\(\displaystyle\frac{AP}{h_b+h_c}+\frac{BP}{h_c+h_a}+\frac{CP}{h_a+h_b}\geq 1.\)

第二天

 


1.如图所示,点\(P,Q\)分别在\(\Delta ABC\)的边\(AB,BC\)上满足\(PQ\) 平行于\( AC\),点\(M,N\)分别在\(\Delta ABC\)的边\(AC,BC\)上满足\(MN\) 平行于\(AB\).\(\Delta CNM\)的内切圆切\(AC\)于点\(E\),\(\Delta BPQ\)的内切圆切\(AB\)于点\(F\).设直线\(EN,AB\)交于点\(R\),直线\(FQ,AC\)交于点\(S\).如果\(AE=AF\),求证:\(\Delta AEF\)的内心\(I\)\(\Delta ASR\)的内切圆上.

2.定义数列\(\{a_n\}_{n=1}\)如下:\(a_1=1\),对任意的\(n>1\)\(a_{n}= a_{\lfloor n/2\rfloor}+a_{\lfloor n/3\rfloor}+\cdots+a_{\lfloor n/n\rfloor}+1.\)证明:存在无穷多的正整数\(n\)满足\(a_n\equiv n(\mathrm{mod}\;2^{2010})\).

3.设\(T\)是由大于1的正整数组成的有限集,\(S\)\(T\)的子集.称\(S\)\(T\)的好子集,如果任取\(t\in T\)都存在\(s\in S\)使得\(\gcd(s,t)>1\).证明:\(T\)的好子集的个数为奇数.

第三天

 


1.在\(\Delta ABC\)内两点\(P,Q\),满足\(\angle ABP=\angle QBC,\angle ACP=\angle QCB\).点\(D\)在边\(BC\)上.求证:

\(\angle APB+\angle DPC=180^{\circ}\iff \angle AQC+\angle DQB=180^{\circ} \).

 

2.正整数\(m\geq n,S\)是所有满足\(a_1+a_2+\cdots+a_n=m\)\(n\)元正整数序列\((a_1,a_2,\cdots,a_n)\)全体组成的集合.求证:

\[\sum_{S}1^{a_{1}}2^{a_{2}}\cdots n^{a_{n}}=C_{n}^{n}n^{m}-C_{n}^{n-1}(n-1)^{m}+\cdots+(-1)^{n-2}C_{n}^{2}2^{m}+(-1)^{n-1}C_{n}^{1}.\]

3.是否存在正整数\(k\)使得\(p=6k+1\)是素数并满足\( C_{3k}^k\equiv 1 (\mathrm{mod} p)\).