Croatian Mathematical Olympiad 2013

Za prirodni broj $n \geqslant 2$, neka su $x_1, x_2, \ldots, x_n$ realni brojevi različiti od nule takvi da je $x_1 + x_2 + \cdots + x_n = 0$. Dokaži da postoje različiti prirodni brojevi $i$ i $j$ ($i, j \leqslant n$) takvi da je

$$\frac{1}{2} \leqslant \left| \frac{x_i}{x_j} \right| \leqslant 2.$$

Na kružnicu stavljamo crvene i plave kuglice. Na početku se na kružnici nalaze samo dvije crvene kuglice. Dozvoljeni su sljedeći potezi:

i) dodati jednu crvenu kuglicu i promijeniti boju svake od dviju njoj susjednih kuglica (crvenu u plavu i obratno);

ii) maknuti jednu crvenu kuglicu i promijeniti boju svake od dviju njoj susjednih kuglica.

Možemo li nizom takvih poteza postići da na kružnici bude

a) $2013$ crvenih i $2013$ plavih kuglica;

b) samo dvije plave kuglice?

Dan je šiljastokutan trokut $ABC$ s ortocentrom $H$. Neka je $D$ točka takva da je četverokut $AHCD$ paralelogram. Neka je $p$ okomica na pravac $AB$ kroz polovište $A_1$ stranice $\overline{BC}$. Označimo sjecište pravaca $p$ i $AB$ s $E$, a polovište dužine $\overline{A_1E}$ s $F$. Točku u kojoj paralela s pravcem $BD$ kroz točku $A$ siječe $p$ označimo s $G$. Dokaži da je četverokut $AFA_1C$ tetivan ako i samo ako pravac $BF$ prolazi polovištem dužine $\overline{CG}$.

Nađi sve prirodne brojeve $a$ i $b$ takve da

$$(a^2 + b) \mid (a^2b + a) \quad \text{i} \quad (b^2 - a) \mid (ab^2 + b).$$

Odredi sve funkcije $f: \mathbb{R} \to \mathbb{R}$ takve da je $f(1) \geqslant 0$ i da za sve realne brojeve $x$ i $y$ vrijedi

$$f(x) - f(y) \geqslant (x - y)f(x - y).$$

Neka su $m$, $n$ i $k$ prirodni brojevi i neka su $p_1, p_2, \ldots, p_n$ brojevi $1, 2, \ldots, n$ u nekom poretku. Ako za svaki $i \in \{1, 2, \ldots, n\}$ vrijedi

$$k \mid (m + p_i - i),$$

dokaži da je barem jedan od brojeva $m$ i $n$ višekratnik broja $k$.

U trokutu $ABC$ kut pri vrhu $B$ iznosi $120°$. Neka su $A_1, B_1, C_1$ redom točke na stranicama $\overline{BC}$, $\overline{CA}$, $\overline{AB}$, takve da su $AA_1, BB_1, CC_1$ simetrale kutova trokuta $ABC$. Odredi kut $\measuredangle A_1B_1C_1$.

Za skup $A \subseteq \mathbb{Z}$ kažemo da je prihvatljiv ako za svaka dva (ne nužno različita) broja $x, y \in A$ i za svaki $k \in \mathbb{Z}$ vrijedi $x^2 + kxy + y^2 \in A$.

Nađi sve parove $(m, n)$ cijelih brojeva različitih od nule za koje je $\mathbb{Z}$ jedini prihvatljivi skup koji sadrži $m$ i $n$.

($\mathbb{Z}$ je skup svih cijelih brojeva.)

U ovisnosti o prirodnom broju $k$, odredi najmanji realni broj $D_k$ takav da je

$$(abc)^2 + (bcd)^2 + (cda)^2 + (dab)^2 \leqslant D_k$$

za sve nenegativne realne brojeve $a, b, c, d$ za koje je $a^k + b^k + c^k + d^k = 4$.

Dani su prirodni brojevi $N$ i $K$. Neki broj učenika je raspoređen u $N$ nepraznih grupa, a zatim su ti isti učenici preraspoređeni u $N + K$ nepraznih grupa. Dokaži da se u drugom rasporedu barem $K + 1$ učenika našlo u manjoj grupi od one u kojoj su bili u prvom rasporedu.

Dan je jednakokračni trokut $ABC$ s osnovicom $\overline{AB}$. Točka $P$ na stranici $\overline{AC}$ i točka $Q$ na stranici $\overline{BC}$ odabrane su tako da je $|AP| + |BQ| = |PQ|$. Paralela s pravcem $BC$ kroz polovište dužine $\overline{PQ}$ siječe dužinu $\overline{AB}$ u točki $N$. Kružnica opisana trokutu $PNQ$ siječe pravac $AC$ u točkama $P$ i $K$, a pravac $BC$ u točkama $Q$ i $L$. Ako je točka $R$ sjecište pravaca $PL$ i $QK$, dokaži da je pravac $PQ$ okomit na pravac $CR$.

Dokaži da postoji beskonačno mnogo prirodnih brojeva $n$ koji imaju više od dva različita prosta djelitelja i za koje je $2^n - 8$ djeljivo s $n$.

Neka su $a_1, a_2, \ldots, a_n$ pozitivni realni brojevi takvi da je $a_1 + a_2 + \cdots + a_n = 1$.

Dokaži nejednakost:

$$\frac{a_1^3}{a_1^2 + a_2 a_3} + \frac{a_2^3}{a_2^2 + a_3 a_4} + \cdots + \frac{a_{n-1}^3}{a_{n-1}^2 + a_n a_1} + \frac{a_n^3}{a_n^2 + a_1 a_2} \geqslant \frac{1}{2}.$$

Grupa ljudi različitih visina pleše mađarski narodni ples na otvaranju natjecanja MEMO 2013 u Veszprému. Kažemo da je čovjek prosječan ako je viši od jednog svog susjeda i niži od drugog. (Ljudi su raspoređeni u krug i svaki čovjek ima točno dva susjeda.)

Ako je ukupan broj ljudi $N$, odredi sve moguće vrijednosti broja prosječnih ljudi.

Točka $N$ je nožište visine na hipotenuzu $\overline{AB}$ pravokutnog trokuta $ABC$. Simetrale kutova $\measuredangle NCA$ i $\measuredangle BCN$ sijeku dužinu $\overline{AB}$ redom u točkama $K$ i $L$. Ako su $S$ i $T$ redom središta kružnica upisanih trokutima $BCN$ i $NCA$, dokaži da je četverokut $KLST$ tetivan.

Dokaži da postoji beskonačno mnogo prirodnih brojeva $n$ za koje je $2^n - 8$ djeljivo s $n$.