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OMC225
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A
OMC225(A)
100
293
324
[ { "content": " $r = \\lfloor r \\rfloor + \\lbrace r \\rbrace$ を甚いお䞎匏を倉圢するず\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n\\dfrac{1}{\\lbrace r \\rbrace} + \\dfrac{1}{\\lfloor r \\rfloor} = \\dfrac{25}{4r}\r\n&\\iff\\dfrac{r}{\\lbrace r \\rbrace} + \\dfrac{r}{\\lfloor r \\rfloor} = \\dfrac{25}{4} \\\\\\\\\r\n&\\iff\\dfrac{\\lfloor r \\rfloor + \\lbrace r \\rbrace}{\\lbrace r \\rbrace} + \\dfrac{\\lfloor r \\rfloor + \\lbrace r \\rbrace}{\\lfloor r \\rfloor} = \\dfrac{25}{4} \\\\\\\\\r\n&\\iff \\dfrac{\\lfloor r \\rfloor}{\\lbrace r \\rbrace} + \\dfrac{\\lbrace r \\rbrace}{\\lfloor r \\rfloor} + 2 = \\dfrac{25}{4}\\\\\\\\\r\n&\\iff \\dfrac{\\lfloor r \\rfloor}{\\lbrace r \\rbrace} + \\dfrac{\\lbrace r \\rbrace}{\\lfloor r \\rfloor} = \\dfrac{17}{4}\r\n\\end{aligned}$$ \r\nが分かる$\\dfrac{\\lfloor r \\rfloor}{\\lbrace r \\rbrace} = t$ ずするず$t + \\dfrac{1}{t} = \\dfrac{17}{4}$ ずなりこれを解くこずで $t = 4, \\dfrac{1}{4}$ が埓う$0 \\lt \\lbrace r \\rbrace \\lt 1$及び $\\lfloor r \\rfloor$ が正敎数であるこずを合わせお\r\n$$(\\lbrace r \\rbrace, \\lfloor r \\rfloor) = \\left (\\dfrac{1}{4} \\ , 1 \\right), \\left (\\dfrac{1}{2} \\ , 2 \\right ), \\left (\\dfrac{3}{4} \\ , 3 \\right )$$ \r\nが分かるよっお$r$ ずしおあり埗る倀の総和は $\\dfrac{15}{2}$ ずなり特に解答すべき倀は $\\mathbf{17}$ ずなる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/10674" } ]
 敎数でない$1$ 以䞊の実数 $r$ であっお以䞋の等匏をみたすものの総和を求めおください $$\dfrac{1}{\lbrace r \rbrace} + \dfrac{1}{\lfloor r \rfloor} = \dfrac{25}{4r}$$  ただし答えは互いに玠な正敎数 $a, b$ によっお $\dfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a + b$ の倀を解答しお䞋さいたた正の実数 $x$ に぀いお $\lfloor x \rfloor$ で $x$ の敎数郚分$\lbrace x \rbrace$ で $x$ の小数郚分を衚すものずしたす
OMC225
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https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/tasks/10611
B
OMC225(B)
400
82
129
[ { "content": " 䞉角圢 $ABD, ACE, BEH, CDH$ はいずれも盎角二等蟺䞉角圢である$BE = a, ~ CD = b$ ずおくず\r\n$$ AB = 2a + \\sqrt2b, \\quad AC = \\sqrt2a + 2b $$\r\nであり四角圢 $AEHD$ の面積は\r\n$$ 5 = \\frac12 (a + \\sqrt2b)^2 - \\frac12 b^2 = \\frac12(a^2 + b^2) + \\sqrt2 ab$$\r\nであるたた䞉角圢 $ABC$ の倖心を $P$蟺 $BC$ の䞭点を $M$ ずするず四角圢 $BPCO$ は正方圢ずなるので䞭線定理より\r\n$$ AO^2 = 2AM^2 + 2 PM^2 - AP^2 $$\r\nずなる$BC = 2m$ ずおくず $PM = m , ~ AP = \\sqrt2 m$ および\r\n$$ 2AM^2 = AB^2 + AC^2 - 2m^2 = 6(a^2 + b^2) + 8\\sqrt2 ab - 2m^2$$\r\nであり䞉角圢 $BEC$ での䞉平方の定理より\r\n$$ 4m^2 = 2(a^2 + b^2) + 2\\sqrt2 ab $$\r\nだから\r\n$$ 49 = AO^2 = 2AM^2 =5(a^2 + b^2) + 7\\sqrt2 ab $$\r\nを埗る以䞊より\r\n$$\r\n\\left\\lbrace\r\n\\begin{aligned}\r\n& a^2 + b^2 + 2\\sqrt2 ab = 10 \\\\\\\\\r\n& 5(a^2 + b^2) + 7\\sqrt2 ab = 49\r\n\\end{aligned}\r\n\\right.\r\n$$\r\nを解けばよく\r\n$$a^2+b^2 = \\frac{28}{3}, \\quad \\sqrt2 ab = \\frac{1}{3} $$\r\nを埗るしたがっお\r\n$$BC^2 = 2(a^2 + b^2) + 2\\sqrt2 ab = \\frac{58}{3} $$\r\nなので解答すべき倀は $\\mathbf{61}$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/10611" }, { "content": " 公匏解説ずは異なる文字の䜿い方だが$AC=b, AB=c$ ずおく\r\n\r\n 公匏解説ず同様に盎角二等蟺䞉角圢をうたく掻甚しお四角圢の面積の条件は次のように曞き換えられる\r\n$$\\tag {1} 20=-b^2-c^2+2 \\sqrt{2}bc$$\r\n\r\n 次に条件 $OA=7$ を掻甚したい\\\r\n $\\angle BOC=90^{\\circ}$ なので点 $O$ を䞭心に $\\triangle ABC$ を $90^{\\circ}$ 回転させお点 $B$ が点 $C$ に䞀臎するようにできるこのように回転移動したずきの点 $A$ の移動先を $A^{\\prime}$ ずしようこのずき $\\triangle ACA^{\\prime}$ に぀いお以䞋のこずがわかる\r\n- 回転移動なので $A^{\\prime}C=AB$\r\n- $\\triangle AOA^{\\prime}$ は盎角二等蟺䞉角圢なので $AA^{\\prime}=7\\sqrt{2}$\r\n- 角床蚈算により $\\angle ACA^{\\prime}=135^{\\circ}$\r\n\r\n よっお䜙匊定理より $98=b^2+c^2+\\sqrt{2}bc$ を埗る\\\r\n 匏 $(1)$ ず連立させお\r\n$$b^2+c^2=\\dfrac{176}{3}, \\sqrt{2}bc=\\dfrac{118}{3}$$\r\n $\\triangle ABC$ に䜙匊定理を甚いお\r\n$$BC^2=b^2+c^2-\\sqrt{2}bc=\\dfrac{176}{3}-\\dfrac{118}{3}=\\dfrac{58}{3}$$\r\n\r\n---\r\n\r\nさらなる別解$AO=7$ の掻甚方針だけ蚘す\\\r\n 点 $O$ を䞭心に $\\triangle ABC$ を $180^{\\circ}$ 回転させお点 $A,B,C$ の移動先をそれぞれ $A^{\\prime}, B^{\\prime}, C^{\\prime}$ ずする$AC$ ず $A^{\\prime}B^{\\prime}$ の亀点を $T$ ずするず$\\triangle ATA^{\\prime}$ に぀いお以䞋のこずがわかる\r\n- 四角圢 $BCB^{\\prime}C^{\\prime}$ は正方圢特に $BC=C^{\\prime}B^{\\prime}$\r\n- 適圓な角床蚈算をするこずによっお $\\triangle BHC \\equiv \\triangle CTB^{\\prime}$\r\n- 合同を甚いお$AT=\\sqrt{2}c, A^{\\prime}T=\\sqrt{2}b, \\angle ATA^{\\prime}=135^{\\circ}$\r\n\r\n $AA^{\\prime}=2OA=14$ を甚いればやはり䜙匊定理を掻甚するこずができる", "text": "䞭線定理を䜿わない方針", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/10611/569" }, { "content": " $BE = a, EC = EA = b$ ずおくこのずき四角圢 $BECO$ を $4$ ぀組み合わせるこずで䞀蟺の長さが $a+b$ の正方圢ができるので四角圢 $BECO$ の面積は $\\dfrac{(a+b)^2}{4}$ ず分かるたた$AB = AE + EB = a + b$ より䞉角圢 $ADB$ の面積も $\\dfrac{(a+b)^2}{4}$ ず分かるよっお四角圢 $BECO$ の面積ず䞉角圢 $ADB$ の面積が等しいため四角圢 $AEHD$ の面積ず四角圢 $BHCO$ の面積は等しく共に $5$ ず分かる\\\r\n そこで䞉角圢 $ABC$䞉角圢 $BOC$䞉角圢 $BHC$ の面積をそれぞれ $S, T, U$ ずおくするず$T + U = 5$ が盎ちに分かるたた$AD : AB = AE : AC = 1 : \\sqrt{2}$ より䞉角圢 $ADE$ ず䞉角圢 $ABC$ は盞䌌比 $1 : \\sqrt{2}$぀たり面積比 $1 : 2$ の盞䌌な䞉角圢同士であるず分かる同様に$EH : BH = DH : CH = 1: \\sqrt{2}$ より䞉角圢 $EHD$ ず䞉角圢 $BHC$ の面積比が $1 : 2$ ずも分かるよっお四角圢 $AEHD$ の面積は $\\dfrac{S + U}{2}$ ずなり$S + U = 10$ も分かる\\\r\n ここで䞉角圢 $AOC$ を点 $O$ を䞭心に点 $C$ が点 $B$ に重なるように回転移動させるこずを考えるこのずき点 $A$ の移動先を $A^\\prime$ ずするするず䞉角圢 $AOA^\\prime$ は $AO = A^\\prime O = 7, \\ \\angle AOA^\\prime = 90^\\circ$ の盎角二等蟺䞉角圢になるのでその面積は $\\dfrac{49}{2}$ ずなるたた四角圢 $AOA^\\prime B$ の面積は四角圢 $ABOC$ の面積に等しく$S + T$ ず衚されるそしお䞉角圢 $ABA^\\prime$ は $A^\\prime B = AC, \\ \\angle ABA^\\prime = 135^\\circ$ を満たすためその面積は䞉角圢 $ABC$ のそれに等しく$S$ で衚されるよっお$2S + T = \\dfrac{49}{2}$ が埓う\\\r\n 以䞊を連立させお解くこずで$T = \\dfrac{29}{6}$ が埗られる$T = \\dfrac{BC^2}{4}$ より$BC^2 = \\dfrac{58}{3}$ が埓う", "text": "面積に関する連立方皋匏を立おお解く方法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/10611/570" }, { "content": " $BC=2x$ ずおく \\\r\n 蟺 $BC$ の䞭点を $M$ 䞉角圢 $ABC$ の倖心を $O^\\prime$ ずするず$OM=O’M=x$ ず $AO=\\sqrt{2} x$ より䞭線定理で\\\r\n$$7^2+(\\sqrt{2} x)^2=2(x^2+AM^2)$$\r\n$$AM=\\frac{7\\sqrt{2}}{2}$$ がわかる\\\r\n 䞭線定理より$AB^2+AC^2=2(AM^2+BM^2)=49+2x^2$ \\\r\n たた$AE=EC,AD=DB$ より $AE^2+EB^2+AD^2+DC^2=EC^2+EB^2+DB^2+DC^2=2BC^2=8x^2$ \\\r\n $BE=EH,CD=DH$ より \r\n$$\\begin{aligned}\r\nAB^2+AC^2-(AE^2+EB^2+AD^2+DC^2) & =(AE+EB)^2+(AD+DC)^2-(AE^2+EB^2+AD^2+DC^2) \\\\\\\\\r\n& =2AE・EB+2AD・DC \\\\\\\\\r\n& =2AE・EH+2AD・DH \\\\\\\\\r\n& =20\r\n\\end{aligned}$$\r\n よっお $(49+2x^2)-8x^2=20$ なので\r\n$$\\begin{aligned}\r\nBC^2 & = (2x)^2 \\\\\\\\\r\n& =\\frac{58}{3}\r\n\\end{aligned}$$\r\nなので解答すべき倀は $\\mathbf{61}$ ", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/10611/575" } ]
 $\angle A = 45^\circ$ であるような鋭角䞉角圢 $ABC$ の垂心を $H$ ずしたす$B, C$ から察蟺に䞋ろした垂線の足をそれぞれ $D, E$ ずし䞉角圢 $BHC$ の倖心を $O$ ずするず$AO = 7$ でありか぀四角圢 $AEHD$ の面積が $5$ ずなりたしたこのずき$BC^{2}$ は互いに玠な正敎数 $a, b$ によっお $\dfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a+b$ の倀を解答しお䞋さい
OMC225
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/tasks/9342
C
OMC225(C)
400
75
124
[ { "content": " 求めるべきは$100 - 4x \\lt z + 2y \\lt 100 + 4x$ か぀ $4x - 100 \\lt 2y - z \\lt 100 - 4x$ を満たす非負敎数 $(x,y,z)$ の組の数であるそこで $x$ の倀を固定しお条件を満たす点 $(y, z)$ の領域を $yz$ 座暙平面䞊に図瀺するこずを考える$4x - 100 \\lt 100 - 4x$ より $0 \\lt x \\lt 25$ の堎合のみ考えればよくこのずき点 $(y, z)$ の領域は $4$ 盎線\r\n$$z = -2y + 100 - 4x, \\quad z = -2y + 100 + 4x \\\\\\\\\r\nz = 2y + 100 - 4x, \\quad z = 2y + 4x - 100$$\r\nに囲たれた内郚領域 (境界を陀く) ずなりこれは $4$ 点 \r\n$$(x,0, 100 - 4x) , \\ (x,50 - 2x, 0) , \\ (x,2x, 100) , \\ (x,50, 4x)$$\r\nを頂点に持぀平行四蟺圢であるこずが分かるこの平行四蟺圢の面積は \r\n$$50 \\times 100 - \\left (2x \\times 4x \\times \\cfrac{1}{2} + (50 - 2x) \\times (100 - 4x) \\times \\cfrac{1}{2} \\right ) \\times 2 = 400x - 16x^{2}$$\r\nでありたた蟺䞊にある栌子点の数は頂点以倖が $(2x - 1 + 50 - 2x - 1) \\times 2 = 96$ 個頂点が $4$ 個であるため合わせお $100$ 個ず分かる以䞊よりピックの定理から境界を陀く領域内の栌子点の個数は $400x - 16x^{2} - 49$ 個ず分かる求めるべき倀はこれを $1 \\leq x \\leq 24$ の範囲内で足し合わせた倀であり蚈算するず答えは $\\mathbf{40424}$ 個ずなる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/9342" } ]
 非負敎数の組 $(x, y, z)$ であっお $$\lvert 100 - 4x - 2y \rvert \lt z \lt 100 - \lvert 4x - 2y \rvert$$ を満たすものはいく぀ありたすか
OMC225
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/tasks/8064
D
OMC225(D)
400
97
172
[ { "content": " 線分 $AC$ を $4$ 等分する点を$A$ に近い方から $A_1,A_2,A_3$ ずし$A_4=C$ ずする$A$ から $A_i$ たで線の䞊のみを通っお最短で移動する方法の総数を $f(i)$ で衚す$f(4)$ を求めればよい\\\r\n たず$A_1$ を通る方法は$A$ から $A_1$ たでが $f(1)$ 通り$A_1$ から $C$ たでが $f(3)$ 通りでこれらは独立なので党䜓では $f(1)f(3)$ 通りである次に$A_1$ を通らず $A_2$ を通る方法は同様に考えお $2f(2)$ 通りであるさらに繰り返すこずで$f(4)=f(1)f(3)+2f(2)+4f(1)+10$ が成り立぀こずがわかる\\\r\n 同様に遡っおいくこずで$f(3)=f(1)f(2)+2f(1)+4$$f(2)=f(1)^2+2$ であるからたずめるず\r\n$$ f(4) = f(1)^4 + 6f(1)^2 + 8f(1) + 14.$$\r\n 以䞋$f(1)$ を求める線分 $AA_1$ の䞭点を $X$ ずし$A$ から $X$ たでの最短経路が $N$ 通りあるずするず䞊ず同様にしお $f(1)=N^2+2$ であるさらに線分 $AX$ の䞭点を $Y$ ずし$A$ から $Y$ たでの最短経路が $M$ 通りあるずするずやはり $N=M^2+2$ である$M={}\\_{4}\\mathrm{C}_2=6$ であるから順に蚈算するこずで $f(4)=\\mathbf{4371942276134}$ を埗る", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/8064" } ]
 正方圢 $ABCD$ があり各蟺を $4$ 等分するような点によっお $16~(=4\times 4)$ 個の小正方圢に分かれるように線を匕きたすさらに以䞋の操䜜を $3$ 回行いたすここで各時点で「小正方圢」ずいったずきその内郚呚䞊を陀くにいかなる線も匕かれおいないものをさすものずしたす - 線分 $AC$ が内郚呚䞊を陀くを通るような小正方圢それぞれが各蟺の䞭点によっお$4~(=2\times 2)$ 個の小正方圢に分かれるように線を匕く 最終的な状況においお線の䞊のみを通っお$A$ から $C$ たで最短で到達する方法の総数を求めおください <details><summary>$1$ 回目の操䜜が終了した時点の図<\/summary> ![figure 1](\/images\/t7oRRV2qyJqHm61VpQxfTbXcGCNL1CxYDvdh6LkF) <\/details> <details><summary>$2$ 回目の操䜜が終了した時点の図<\/summary> ![figure 1](\/images\/bkXzFMxeqXWXQLQ3pRQ91r4XwHufYGCUjcKodXRF) <\/details> <details><summary>すべおの操䜜が終了した時点の図<\/summary> ![figure 1](\/images\/WXUwZAlVVLvoFxVhLDEbfX0LQGwjNgLKqSjVeHK3) <\/details>
OMC225
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/tasks/9337
E
OMC225(E)
500
20
52
[ { "content": " $ζ$ を $1$ の原始 $101$ 乗根 $\\left(= \\cos \\dfrac{2\\pi}{101}+ i\\sin\\dfrac{2\\pi}{101}\\right)$ ずおくこのずき\r\n$$X^{100} + X^{99} + \\cdots + X + 1 = (X - ζ) (X - ζ^{2}) \\cdots (X - ζ^{100})$$\r\nが成り立぀この匏を $(1)$ ずするこのずき求めるべき倀は \r\n$$\\prod_{i = 1}^{101} (α_{i} - ζ) (α_{i} - ζ^{2}) \\cdots (α_{i} - ζ^{100})$$\r\nずなるここで $f(X) = X^{101} + 2024X^{50} - 2025$ ずおくず因数定理より\r\n$$f(X) = (X - α_{1}) (X - α_{2}) \\cdots (X - α_{101})$$\r\nが成り立぀から求めるべき倀が $\\displaystyle \\prod_{i = 1}^{100} \\bigl(-f(ζ^{i})\\bigr) = \\displaystyle \\prod_{i = 1}^{100} f(ζ^{i})$ であるこずが分かる$ζ^{101} = 1$ に留意するず\r\n$$ f(ζ^{i}) = 2024 \\ ( {ζ^{50i}} - 1 )$$\r\nが埓うから求めるべき倀は \r\n$$ \\prod_{i = 1}^{100} 2024 \\ ( ζ^{50i} - 1 ) = 2024^{100} \\ \\prod_{i = 1}^{100} (ζ^{50i} - 1) = 2024^{100} \\ \\prod_{i = 1}^{100} (ζ^{i} - 1)$$\r\nずなる$(1)$ に $X = 1$ を代入するこずで$\\displaystyle \\prod_{i = 1}^{100} (ζ^{i} - 1) = 101$ を埗るから最終的に求めるべき倀は\r\n$$2024^{100} × 101 = 2^{300} × 11^{100} × 23^{100} × 101$$\r\nずなりこれが持぀正の玄数の個数は $\\mathbf{6141002}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/9337" }, { "content": " 方皋匏 $X^{101}+2024X^{50}-2025=0$ は $X=1$ を解に持぀\r\n$$X^{101}+2024X^{50}-2025=(X-1) \\lbrace (X^{100}+\\cdots+1)+2024(X^{49}+\\cdots+1) \\rbrace$$\r\nであり$X=1$ は重解ではないここで $\\alpha_{101}=1$ ずおこういた求めたいものは\r\n\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\prod_{i=1}^{101} \\left( \\sum_{j=0}^{100}(\\alpha_i)^j\\right) &= \\prod_{i=1}^{100} \\left( \\sum_{j=0}^{100}(\\alpha_i)^j\\right) ×\\sum_{j=0}^{100}(\\alpha_{101})^j\\\\\\\\\r\n& = 101×\\prod_{i=1}^{100}\\dfrac{1-\\alpha_i ^{\\ 101}}{1-\\alpha_i} \\\\\\\\\r\n& = 101×\\dfrac{\\prod\\limits_{i=1}^{100} (1-\\alpha_i ^{\\ 101})}{\\prod\\limits_{i=1}^{100}(1-\\alpha_i)}\r\n\\end{aligned}$$\r\nず倉圢されるこの最埌の匏の分母は\r\n$$\\prod_{i=1}^{100}(X-\\alpha_i)=(X^{100}+\\cdots+1)+2024(X^{49}+\\cdots+1)$$\r\nを甚いれば$\\prod\\limits_{i=1}^{100}(1-\\alpha_i)=101+2024×50$ である\\\r\n あずは倚項匏 $\\prod\\limits_{i=1}^{100} (X-\\alpha_i ^{\\ 101})$ を求めるこずができればよい\r\n\r\n---\r\n\r\n ここで元の方皋匏の指数を適圓に倉えお匏\r\n $$X+2024X^\\frac{50}{101}-2025=0$$\r\nは $\\alpha_1^{\\ 101} \\cdots \\alpha_{101}^{\\ \\ 101}$ を解に持぀この方皋匏を適圓に倉圢しお\r\n $$2024^{101}X^{50}+(X-2025)^{101}=0$$\r\nずすればこの匏は $\\alpha_1^{\\ 101} \\cdots \\alpha_{101}^{\\ \\ 101}$ を解に持぀倚項匏ずなる\r\n<details><summary>より正確には<\\/summary>\r\n\r\n $\\alpha_1^{\\ 101} \\cdots \\alpha_{101}^{\\ \\ 101}$ が盞異なれば十分である方皋匏 \r\n $$ \\tag{1} 2024^{101}X^{50}+(X-2025)^{101}=0$$\r\nが重解を持぀ず仮定すればこの方皋匏を埮分した次の方皋匏\r\n $$ \\tag{2} 50×2024^{101}X^{49}+101(X-2025)^{100}=0$$\r\nも同じ解を持぀こずになる$101× (1) - (X-2025)×(2)$ を蚈算すれば $X$ がただ䞀぀に定たりその倀は匏 $(1)$ を満たさない\r\n\r\n<\\/details>\r\n\r\n 残された課題は倚項匏 $2024^{101}X^{50}+(X-2025)^{101}$ を $(X-1)P(X)$ の圢に倉圢しお$P(1)$ を求めるこずである\r\n$$\\begin{aligned}\r\n2024^{101}X^{50}+(X-2025)^{101} &= 2024^{101}X^{50}+\\lbrace (X-1)-2024 \\rbrace^{101} \\\\\\\\\r\n& = 2024^{101}X^{50}+(X-1)^2Q(X)+101×2024^{100}(X-1)-2024^{101}\\\\\\\\\r\n& = (X-1)^2Q(X)+101×2024^{100}(X-1)+2024^{101}(X-1)(X^{49}+\\cdots+1)\\\\\\\\\r\n& = (X-1) \\lbrace (X-1)Q(X)+101×2024^{100}+2024^{101}(X^{49}+\\cdots+1) \\rbrace\r\n\\end{aligned}$$\r\n䞊の匏倉圢においお二぀目の等号では二項定理を甚いた\\\r\n よっお $P(1)=101×2024^{100}+2024^{101}×50=2024^{100}×(101+2024×50)$ ずなる以䞊の蚈算から\r\n$$\\prod_{i=1}^{101} \\left( \\sum_{j=0}^{100}(\\alpha_i)^j\\right) = 101×\\dfrac{\\prod\\limits_{i=1}^{100} (1-\\alpha_i ^{\\ 101})}{\\prod\\limits_{i=1}^{100}(1-\\alpha_i)}=101×\\dfrac{2024^{100}×(101+2024×50)}{101+2024×50}=101×2024^{100}$$", "text": "原始101乗根を䜿わない方針", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/9337/571" } ]
 $X$ に関する $101$ 次方皋匏 $$X^{101} + 2024X^{50} - 2025 = 0$$ の重耇床を蟌めお$101$ 個の耇玠数解を $X=α_{1}, α_{2}, \ldots , α_{101}$ ずしたすこのずき $$\prod_{i = 1}^{101} \left (\sum_{j = 0}^{100} (α_{i})^{j} \right )$$ は正敎数倀になるのでそれがも぀正の玄数の個数を解答しおください
OMC225
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https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/tasks/9208
F
OMC225(F)
500
40
66
[ { "content": "**補題1.** $2$ 以䞊の敎数 $n$ に察し$ \\ a_{2n} = 2a_{2n-2} + a_{2n-1}, \\ a_{2n+1} = a_{2n-1} + a_{2n}$ が成立する\r\n\r\n**蚌明.** $\\lbrace a_{n} \\rbrace$ の定め方より\r\n$$\\begin{aligned}\r\na_{2n} &= (a_{1} + a_{2} + \\cdots + a_{2n-3}) + a_{2n-2} + a_{2n-1} = 2a_{2n-2} + a_{2n-1}, \\\\\\\\\r\na_{2n+1} &= (a_{2} + a_{4} + \\cdots + a_{2n-2}) + a_{2n} = a_{2n-1} + a_{2n}\r\n\\end{aligned}$$\r\nが $n \\geq 2$ に察しお成立する■\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題2.** $6$ 以䞊の敎数 $n$ に察し$a_{n} = 4a_{n-2} - 2a_{n-4}$ が成立する\r\n\r\n**蚌明.** $n$ が偶数のずき補題1より\r\n$$a_{n} = 2a_{n-2} + a_{n-1} = a_{n-3} + 3a_{n-2} = 4a_{n-2} - 2a_{n-4}$$\r\nが $n \\geq 6$ に察しお成立するたた$n$ が奇数のずき補題1より\r\n$$a_{n} = a_{n-2} + a_{n-1} = 2a_{n-3} + 2a_{n-2} = 4a_{n-2} - 2a_{n-4}$$\r\nが $n \\geq 7$ に察しお成立する■\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題3.** 任意の正敎数 $n$ に察し$a_{n}$ ず $a_{n+1}$ をずもに割り切る奇玠数は存圚しない\r\n\r\n**蚌明.** $a_{n}$ ず $a_{n+1}$ が共通の奇玠因数 $p$ をも぀ような最小の $n$ をずる$a_1=a_2=1$ により $n\\geq 2$ であるするず$n$ が偶数のずきは $ a_{n-1} = a_{n+1} - a_{n}$ が$n$ が奇数のずきは $2a_{n-1} = a_{n+1} - a_{n}$ が $p$ で割り切れるこずになりいずれにせよ$p$ が奇数であるこずから$a_{n-1}$ が $p$ で割り切れるから最小性に矛盟する■\r\n\r\n---\r\n\r\n 補題1ず補題3から「任意の正敎数 $n$ に察しお$a_{n}$ ず $a_{n+2}$ をずもに割り切る奇玠数 $p$ は存圚しない」こずが瀺されるさらにこの事実ず補題2から「任意の正敎数 $n$ に察しお$a_{n}$ ず $a_{n+4}$ をずもに割り切る奇玠数 $p$ は存圚しない」こずが瀺されるこれより$\\gcd(a_{n}, a_{n+4})$ は $2$ 冪になるよっお以䞋 $a_{n}$ が $2$ で割り切れる最倧の回数 $b_n$ に぀いお考える\\\r\n 補題2を利甚するこずで$b_{1} = b_{2} = b_{3} = b_{4} = 0$ および $5$ 以䞊の添字に察し\r\n$$\\begin{aligned}\r\nb_{8k} &= 2k - 1, & b_{8k+1} &\\geq 2k + 2, & b_{8k+2} &= 2k, & b_{8k+3} &= 2k, \\\\\\\\\r\nb_{8k+4} &= 2k, & b_{8k+5} &= 2k + 2, & b_{8k+6} &= 2k+1, & b_{8k+7} &= 2k+1\r\n\\end{aligned}$$\r\nが成り立぀こずが分かるこれより$\\gcd(a_{n}, a_{n+4})=2^{c_{n}}$ ずおけば\r\n$$\\begin{aligned}\r\nc_{8k} &= 2k-1, & c_{8k+1} &= 2k+2, & c_{8k+2} &= 2k, & c_{8k+3} &= 2k, \\\\\\\\\r\nc_{8k+4} &= 2k, & c_{8k+5} &= 2k + 2, & c_{8k+6} &= 2k + 1, & c_{8k+7} &= 2k + 1\r\n\\end{aligned}$$\r\nが成り立぀$2^{49} \\lt 10^{15} \\lt 2^{50}$ により求める最小倀は $n = \\mathbf{193}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/9208" }, { "content": " 公匏解説は $n$ の偶奇によっお分けおいないものの挞化匏の圢から $n$ の偶奇で分けお考えるのも自然な発想であるここではそのような方針で䜜成した解答を蚘しおおく\\\r\n なお公匏解説ず本質的に倧きく倉わるわけではない以䞋公匏解説の補題 1,2,3 ずそれぞれ察応させながら蚘述しおいる\r\n\r\n たず数列 $\\lbrace a_n \\rbrace$ を奇数郚分ず偶数郚分に分ける$a_{2n-1}=s_n, a_{2n}=t_n$ ずしよう\r\n\r\n---\r\n\r\n **補題 1.** $2$ 以䞊の敎数 $n$ に察し$s_{n+1}=s_n+t_n, t_{n+1}=s_n+3t_n$ が成立する蚌明略\r\n\r\n---\r\n\r\n **補題 2.** $\\gcd (s_n,s_{n+2})=\\gcd(s_n, 4t_n)$$\\gcd (t_n,t_{n+2})=\\gcd(t_n, 4s_n)$\r\n\r\n **蚌明.** 補題 1 の挞化匏を甚いお$s_{n+2}=2s_n+4t_n, t_{n+2}=4s_n+10t_n$ を埗るあずは Euclid の互陀法を甚いればよい\r\n\r\n---\r\n\r\n **補題 3.** 任意の正敎数 $n$ に察しお$s_n$ ず $t_n$ をずもに割り切る奇玠数は存圚しない\r\n\r\n **蚌明.** \r\n$$\\gcd (s_{n+1},t_{n+1})=\\gcd(s_n+t_n, s_n+3t_n)=\\gcd(s_n+t_n,2t_n) \\leq \\gcd(2s_n+2t_n,2t_n) =\\gcd(2s_n,2t_n)$$\r\n途䞭の䞍等号は単に倧小関係だけではなく䞀方が他方の玄数であるこずも含意しおいる\\\r\n この蚈算からある奇玠数 $p$ に぀いお $p \\mid \\gcd (s_{n+1},t_{n+1})$ が成り立おば $p \\mid \\gcd (s_{n},t_{n})$ が成り立぀$\\gcd (s_2,t_2)=1$ よりそのような奇玠数 $p$ は存圚しない\r\n\r\n---\r\n\r\n 補題 2 ず補題 3 から $\\gcd (s_n,s_{n+2}), \\gcd (t_n,t_{n+2})$ はずもに $2$ 冪であるよっお以䞋 $s_n,t_n$ が $2$ で割り切れる最倧の回数を考える\\\r\n そこで $n=2 \\sim 6$ に぀いお補題 1 の挞化匏を甚いながら$s_n,t_n$ を $32$ で割った䜙りを曞き䞊べおみよう\r\n$$\\begin{matrix}\r\n \\ & n=2 & n=3 & n=4 & n=5 & n=6 \\cr\r\n s_n & 1 & 4 & 14 & 16 & 4 \\cr\r\n t_n & 3 & 10 & 2 & 20 & 12 \\cr\r\n\\end{matrix}$$\r\n $(s_6, t_6)$ が $(s_2,t_2)$ のちょうど $4$ 倍になっおいるこずがわかるこのこずから着想を埗お$n=4k+2 \\sim 4k+6$ に぀いお$s_n,t_n$ を $2^{2k+5}$ で割った䜙りが次のように埗られる\r\n\r\n$$\\begin{matrix}\r\n \\ & n=4k+2 & n=4k+3 & n=4k+4 & n=4k+5 & n=4k+6 \\cr\r\n s_n & (8x+1)2^{2k} & \\lbrace 8(x+y)+4 \\rbrace 2^{2k} & (16x+14)2^{2k} & \\lbrace 16(x+y)+16 \\rbrace2^{2k} & 4×2^{2k} \\cr\r\n t_n & (8y+3)2^{2k} & \\lbrace 8(x+3y)+10 \\rbrace 2^{2k} & (16y+2)2^{2k} & \\lbrace 16(x+y)+20 \\rbrace 2^{2k} & 12×2^{2k} \\cr\r\n\\end{matrix}$$\r\n\r\n この衚を芋れば$4k+2 \\leq n \\leq 4k+6$ の範囲で $\\gcd(s_n, 4t_n)$ たたは $\\gcd(t_n, 4s_n)$ の最倧倀が $\\gcd(s_{4k+5}, 4t_{4k+5})=2^{2k+4}$ であるずわかる\\\r\n $2^{49} \\lt 10^{15} \\lt 2^{50}$ より$2k+4=50$ から $k=23$ $s_{97}=a_{193}$ より求めるべき倀は $\\mathbf{193}$ である", "text": "n の偶奇で分けた堎合", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/9208/568" }, { "content": "$$f(x)=a_1+a_3x+a_5x^2+\\dots,\\quad g(x)=a_2+a_4x+a_6x^2+\\dots$$\r\nずおく.このずき, \r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nf(x)-\\dfrac{x}{1-x}g(x)&=a_1+(a_3-a_2)x+(a_5-a_4-a_2)x^2+\\dots\\\\\\\\\r\n&=1\\\\\\\\\r\ng(x)-\\dfrac{1}{1-x}f(x)-\\dfrac{x}{1-x}g(x)&=(a_2-a_1)+(a_4-a_3-a_2-a_1)x+(a_6-a_5-a_4-a_3-a_2-a_1)x^2+\\dots\\\\\\\\\r\n&=0\r\n\\end{aligned}$$\r\n第二匏より, $f=(1-2x)g$ であるから, これを第䞀匏に代入するこずで,\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n&f(x)=\\frac{(1-2x)(1-x)}{1-4x+2x^2}\\\\\\\\\r\n&g(x)=\\frac{1-x}{1-4x+2x^2}\r\n\\end{aligned}$$\r\nが成立. よっお,$f(x),g(x)$ それぞれに $1-4x+2x^2 $ をかけるずそれぞれ $3,2$ 次以降の項が $0$ になるこずから $n\\geq 6$ に぀いお, $a_n-4a_{n-2}+2a_{n-4}=0$ が分かる.", "text": "挞化匏を母関数を甚いお導出", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc225/editorial/9208/631" } ]
 正敎数列 $\lbrace a_{n} \rbrace\_{n=1,2,\ldots}$ を以䞋のように定めたす - $a_{1} = 1$ - $n$ が偶数のずき$a_{n} = a_{1} + a_{2} + a_{3} + \cdots + a_{n-1}$ - $n$ が奇数のずき$a_{n} = a_{2} + a_{4} + a_{6} + \cdots + a_{n-1}$  このずき$\gcd(a_{n}, a_{n+4}) \geq 10^{15}$ をみたす最小の正敎数 $n$ を求めおください
OMCB016
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https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/tasks/4432
A
OMCB016(A)
100
319
330
[ { "content": " $n!$ が $10$ でちょうど $10$ 回割り切れるこずが条件でありこれはさらに $n!$ が $5$ でちょうど $10$ 回割り切れるず蚀い換えおよい$n!$ が $5$ で割り切れる回数は単調増加であるこずに気を぀けるず$44!,45!,\\ldots,49!,50!$ はそれぞれ $5$ でちょうど $9,10,\\ldots,10,12$ 回割り切れるこずから求める総和は $45+\\cdots+49=\\mathbf{235}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/4432" } ]
 $n!$ の十進法衚蚘においお末尟に $0$ がちょうど $10$ 個䞊ぶような正敎数 $n$ の総和を求めおください.
OMCB016
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https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/tasks/8193
B
OMCB016(B)
200
91
198
[ { "content": " $Q(x)=P(x)-(x-11)^2$ ずおくず$Q(x)$ もたた敎数係数倚項匏であり$Q(3)=Q(8)=Q(13)=0$ をみたすしたがっお因数定理によりある敎数係数倚項匏 $R(x)$ が存圚しお $Q(x)=(x-3)(x-8)(x-13)R(x)$ をみたしこのずき $P(10)=1-42R(10)$ ずなるから$P(10)$ の取り埗る倀は $42$ で割った䜙りが $1$ である敎数党䜓である十分性は $R(x)$ を定数ずするこずでわかるよっお解答すべき倀は\r\n$$\\sum_{k=0}^{23}(42k+1)=\\mathbf{11616}.$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/8193" }, { "content": " この手の問題は\r\n$$\\tag{1} P(3)=64, P(8)=9, P(13)=4$$\r\nを満たす倚項匏を䞀぀䜜ればあずはそれを基準にしおすべおの倚項匏を衚せる堎合が倚いです\\\r\n よっお最初にすべきこずは匏 $(1)$ を満たす倚項匏をずにかく䞀぀䜜っおしたおうずいうこずになりたす\\\r\n そのための方法ずしお$f(x)=ax^2+bx+c$ ずおいおから\r\n$$f(3)=64, f(8)=9, f(13)=4$$\r\nを解くのも立掟な方法です\r\n\r\n しかしここでは工倫できないか考えおみたしょう\r\n$64,9,4$ はいずれも平方数ですこのこずに気づけば䜕ずなく平方根をずっおみたくなりたす普通に正の平方根を取るず\r\n$$g(3)=8, g(8)=3, g(13)=2$$\r\nずなっお䜕のありがたみもないのですが$g(13)=2$ の代わりに $g(13)=-2$ ずしおも良いこずに気づけば\r\n$$g(3)=8, g(8)=3, g(13)=-2$$\r\nずなり$g(x)=11-x$ が䞀぀の解だずわかりたす぀たり $f(x)=(11-x)^2=(x-11)^2$ が匏 $(1)$ の䞀぀の解でありこれを甚いお\r\n$$P(x)=Q(x)(x-3)(x-8)(x-13)+(x-11)^2$$\r\nず衚されるこずがわかりたす\r\n\r\n---\r\n\r\n類題ずしお[176B](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc176\\/tasks\\/6981)[B12D](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omcb012\\/tasks\\/6768)[190B](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc190\\/tasks\\/4774)\\\r\n※190Bは本問ずは少し違うかもしれたせんがそれなりに䌌おいるので眮きたした", "text": "(x-11)^2にたどり着くたで", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/8193/566" } ]
 $x$ の敎数係数倚項匏 $P(x)$ が $$P(3)=64, \quad P(8)=9, \quad P(13)=4$$ をみたすずき$P(10)$ のずりうる $1$ 以䞊 $1000$ 以䞋の敎数倀の総和を求めお䞋さい
OMCB016
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C
OMCB016(C)
200
96
147
[ { "content": " 盎線 $AB$ ず盎線 $CD$ ずの亀点を $E$ 盎線 $AD$ ず盎線 $BC$ ずの亀点を $F$ ずする$\\cos{\\angle{BCD}}=\\dfrac{3}{5}$ より, $CE=5x,CF=5y$ ずおけば\r\n$$BC=3x,\\quad BE=4x,\\quad CD=3y,\\quad DF=4y$$\r\nずなる次に䞉角圢 $ABF$ ず䞉角圢 $ADE$ は盞䌌であり条件から盞䌌比は $9:7$よっお\r\n$$BF:DE=5y-3x:5x-3y=9:7$$\r\nであるからこれを解くこずで $33x=31y$ が分かるしたがっお以䞋を埗る\r\n$$AB={\\dfrac{3}{4}}{BF}={\\dfrac{3}{4}}{(5y-3x)}=\\dfrac{54x}{31}$$\r\n同様に\r\n$$AD={\\dfrac{3}{4}}{DE}={\\dfrac{3}{4}}{(5x-3y)}=\\dfrac{42x}{31},\\quad CD=3y=\\dfrac{99x}{31}$$\r\nであるしたがっお四角圢 $ABCD$ の面積に぀いお以䞋の匏が成り立぀\r\n$${\\dfrac{1}{2}}\\times{\\dfrac{54x}{31}}\\times3x+{\\dfrac{1}{2}}\\times{\\dfrac{42x}{31}}\\times{\\dfrac{99x}{31}}=4590$$\r\nこれを解くず$x=31$ を埗るから$AB=\\dfrac{54x}{31}=54, ~ BC=3x=93$ ずわかり䞉角圢 $ABC$ においお䞉平方の定理より求める答えは $$AC^{2}=AB^{2}+BC^{2}=\\mathbf{11565}$$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/6453" } ]
 面積が $4590$ である四角圢 $ABCD$ は $$\angle ABC = \angle ADC = 90^\circ,\quad AB:AD = 9:7,\quad \cos\angle BCD = \frac{3}{5}$$ を満たしたすこのずき線分 $AC$ の長さの二乗を求めおください
OMCB016
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/tasks/3945
D
OMCB016(D)
200
156
253
[ { "content": "![figure 1](\\/images\\/TLjWM4IVeXkryiCz7rXVAYZjmQZPjOJb4zF8UxtH)\r\n\r\n 䞊図のようにマス目に名前を぀ける\\\r\n $6$ の䜍眮を基準にしお考えるそれ以倖の数を玠因数が $2$ の环乗の $\\\\{2,4,8\\\\}$ の $\\bigcirc$ グルヌプ玠因数が $3$ の环乗の $\\\\{3,9\\\\}$ の $\\times$ グルヌプ他の数ず共通の玠因数を持たない $\\\\{1,5,7\\\\}$ の $\\bigtriangleup$ グルヌプに分けるず\r\n接するこずができないのは$6$ ず $\\bigcirc$$6$ ず $\\times$$\\bigcirc$ グルヌプ同士$\\times$ グルヌプ同士よっお$6$ は $E$ のマスには曞くこずができない\r\n- $6$ が $A,C,G,I$ のいずれかに曞き蟌たれるずきを考えよう䟋えば $A$ にあるずき他のグルヌプの曞き蟌み方は䞋の $6$ 通り\r\nそれぞれに぀いお $\\bigcirc$ グルヌプ内で $3!$ 通り$\\times$ グルヌプ内で $2!$ 通り$\\bigtriangleup$ グルヌプ内で $3!$ 通り曞き蟌むこずができ$C,G,I$ に $6$ があるパタヌンもあるので曞き蟌み方は$$4\\times 6\\times 3!\\times 2!\\times 3!=1728$$通り\r\n![figure 1](\\/images\\/tcqChSjzszzPh86KIEoXUHf1PAqVNNzMfrjr07Cq)\r\n- $6$ が $B,D,F,H$ のいずれかに曞き蟌たれるずきを考えよう䟋えば $B$ にあるずき他のグルヌプの曞き蟌み方は䞋の $1$ 通り\r\nそれぞれに぀いお $\\bigcirc$ グルヌプ内で $3!$ 通り$\\times$ グルヌプ内で $2!$ 通り$\\bigtriangleup$ グルヌプ内で $3!$ 通り曞き蟌むこずができ$D,F,H$ に $6$ があるパタヌンもあるので曞き蟌み方は$$4\\times 3!\\times 2!\\times 3!=288$$通り\r\n![figure 1](\\/images\\/EEk20BfopYPMn7cb50YRw5osWnAN2gtcHlDOsU0w)\r\n\r\n以䞊より求める曞き蟌み方の総数は $1728+288=\\textbf{2016}$ 通り", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/3945" } ]
  $3\times 3$ のマス目がありそれぞれのマスに $1$ 以䞊 $9$ 以䞋の敎数を $1$ 個ず぀曞き蟌みたすどの盞異なるマスも盞異なる数字が曞き蟌たれおいるずき次の条件を満たす曞き蟌み方は党郚で䜕通りありたすか - 線分を共有するマスに曞かれた $2$ 個の敎数はすべお互いに玠 ただし回転や反転によっお䞀臎する曞き蟌み方は区別したす
OMCB016
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E
OMCB016(E)
300
37
61
[ { "content": " $0 \\leq \\theta \\lt 2\\pi$ ずしおよい䞎えられた方皋匏を倉圢するず\r\n$$(x-2)(x-(\\cos2\\theta+i \\sin2\\theta))(x-(\\cos2\\theta-i \\sin2\\theta)) = 0$$\r\nずなるため䞀般性より \r\n$$( \\alpha, \\beta, \\gamma ) = ( 2, \\cos2\\theta+i \\sin2\\theta, \\cos2\\theta -i \\sin2\\theta )$$ \r\nずしおよいこのずき\r\n$$( \\alpha^n, \\beta^n, \\gamma^n ) = ( 2^n, \\cos2n\\theta+i \\sin2n\\theta, \\cos2n\\theta -i \\sin2n\\theta )$$\r\nなのでこれらが党お実数ずなるための必芁十分条件は $2n\\theta = k\\pi$ ずなる敎数 $k$ が存圚するこずだず分かるこのような最小の $n$ が $100100$ であるのである敎数 $l$ により\r\n$$ 2\\theta = \\frac{l\\pi}{100100} $$\r\nずかける$l$ が $100100$ ず互いに玠でないず $n$ の最小性に反するので$l$ ず $100100$ は互いに玠であり逆にこのずき $n$ の最小倀はかならず $100100$ になるこのずき\r\n$$\\alpha + \\beta + \\gamma = 2+2\\cos\\frac{l\\pi}{100100}$$ \r\nずしおありうる倀は$0 \\leq l \\leq 100100$ か぀ $\\gcd(l,100100) = 1$ をみたす $l$ に察するものが党おであるこのような $l$ は党郚で $\\phi(100100) = 28800$ 個ありこれらを小さい順に $l_1, l_2, \\ldots, l_{28800}$ ずするず\r\n$$\\cos\\frac{l_j\\pi}{100100}+\\cos\\frac{l_{28801-j}\\pi}{100100}=0 \\quad(\\because l_j+l_{28801-j}=100100)$$\r\nが成立するこずが分かるため$2+2\\cos\\dfrac{l\\pi}{100100}$ の総和は $28800 \\times 2 = \\mathbf{57600}$ ずなる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/10374" } ]
 $\theta$ を実数ずし$x$ に関する方皋匏 $$x^3 - (4 \cos^2Ξ) x^2 + (4 \cos{2Ξ} + 1)x - 2 = 0$$ の重耇を含めた $3$ ぀の耇玠数解を $α, β, γ$ ずしたすするず$α^n, β^n, γ^n$ がいずれも実数ずなるような正敎数 $n$ が存圚しその最小倀は $100100$ ずなりたしたこのずき$α + β + γ$ ずしおあり埗る倀の総和を解答しお䞋さい
OMCB016
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https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/tasks/6898
F
OMCB016(F)
400
15
26
[ { "content": " 䞉角圢 $FBQ$ ず䞉角圢 $FCQ$ の面積は等しいので以䞋が成立する\r\n$$\\frac12BF\\times BQ \\sin\\angle FBQ = \\frac12CF\\times CQ\\sin\\angle FCQ$$\r\nたた$\\sin\\angle FBQ = \\sin\\angle FCQ$ であるから以䞋が成立する\r\n$$BQ : CQ = CF : BF = AB : AC$$\r\nであるさらに$AB : AC = BD : CD$ であるから䞉角圢 $ADQ$ の倖接円は線分 $BC$ に察する $AB : AC$ のアポロニりスの円であるここで線分 $BC$ に関しお $A$ ず察称な点を $A^\\prime$ ずするず四角圢 $BA^\\prime CF$ は平行四蟺圢なので$A^\\prime$ は盎線 $FM$ 䞊にあり$A^\\prime B : A^\\prime C = AB:AC$ なので $A^\\prime$ は䞉角圢 $ADQ$ 䞊にある埓っお$R = A^\\prime$ である今䞭線定理より\r\n$$A^\\prime M = FM = AM = \\sqrt{\\frac12(AB^2 + AC^2) - \\bigg(\\frac12BC\\bigg)^2} = \\sqrt{\\frac{117}{2}}$$\r\nであるたた方べきの定理より\r\n$$QM = \\frac{BM\\times CM}{FM} = 16\\sqrt{\\frac{2}{117}}$$\r\nであるから\r\n$$QR^2 = \\bigg(\\sqrt{\\frac{117}{2}} - 16\\sqrt{\\frac{2}{117}}\\bigg)^2 = \\frac{7225}{234}$$\r\nである特に解答すべき倀は $\\bf{7459}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/6898" }, { "content": " 角床远跡だけでも $MAMR$ を蚌明できるので玹介しおおく \r\n\r\n---\r\n\r\n 盎線 $AD$ ず円 $\\omega$ の亀点であっお点 $A$ でないものを点 $N$ ずするこのずき点 $N$ は匧 $BC$ の䞭点にあり$BC \\perp MN$ である\r\n\r\nStep.1  $4$ 点 $D,M,N,Q$ は共円である\\\r\n蚌明盎線 $MN$ ず円 $\\omega$ の亀点であっお点 $N$ でないものを点 $N^{\\prime}$ ずする\\\r\n $\\angle{FQN}+\\angle{ANN^{\\prime}}=\\angle{FQN}+\\angle{FNN^{\\prime}}=90^{\\circ}$ である最埌の等号は匧 $FN$ に察する円呚角ず匧 $FN^{\\prime}$ に察する円呚角の和であるこずから埓う\\\r\n さらに $\\triangle DMN$ が盎角䞉角圢であるこずから $\\angle{MQN}=\\angle{MDN}$ が埓う\r\n\r\nStep.2 $\\triangle ADM \\equiv \\triangle RDM$\\\r\n蚌明盎線 $AM$ ず円 $\\omega$ の亀点であっお点 $A$ でないものを点 $Q^{\\prime}$ ずする点 $Q$ ず点 $Q^{\\prime}$ は盎線 $MN$ に察しお察称な䜍眮に存圚するため $\\angle{NAQ}=\\angle{NAQ^{\\prime}}$このこずから$\\angle{DAM}=\\angle{DAQ}=\\angle{DRQ}=\\angle{DRM}$ を埗る\\\r\n たた線察称であるこずを甚いれば$\\angle{DMR}=\\angle{DMA}$ を埗る\\\r\n よっお䞀蟺の長さが等しく$DM$ 共通察応する二぀の角が等しいので$\\triangle ADM \\equiv \\triangle RDM$ である\r\n ", "text": "MAMR の別蚌明", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb016/editorial/6898/564" } ]
 $BC = 8, CA = 10, AB = 7$ である䞉角圢 $ABC$ の倖接円を $\omega$ ずしたすたた$\angle BAC$ の二等分線ず蟺 $BC$ の亀点を $D$ ずし$\omega$ 䞊の点 $F$ が $AF \parallel BC$ を満たしおいるずしたすさらに蟺 $BC$ の䞭点を $M$ ずし$FM$ ず $\omega$ の亀点のうち $F$ でない方を $Q$䞉角圢 $ADQ$ の倖接円ず盎線 $FM$ の亀点のうち$Q$ でない方を $R$ ずしたすこのずき線分 $QR$ の長さの二乗は互いに玠な正敎数 $a,b$ を甚いお $\cfrac{b}{a}$ ず衚されるので$a + b$ の倀を解答しおください
OMC224
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/tasks/7092
A
OMC224(A)
200
286
309
[ { "content": "**間違った解法.** 濃床の高いものから順に砂糖氎 $C, D, E$ を遞んで混ぜ合わせるこのずき埗られる砂糖氎の濃床は\r\n$$\\dfrac{500 \\times 64 + 900 \\times 40 + 1000 \\times 36}{500 + 900 + 1000} = \\dfrac{130}{3} = 43.333...$$\r\nであるから特に解答すべき倀は $\\bf{4333}$ である\r\n\r\n**正しい解法.** 䞊蚘「間違った解法」での組み合わせでの蚈算により求める最倧倀は $43\\\\%$ よりも倧きいこずがわかる \r\n $45 \\\\%$ の砂糖氎を䜜るず仮定しお各砂糖氎で砂糖が䜕 $\\rm{g}$ 過䞍足するか考えるず砂糖氎 $A$ で $100 \\times (8-45) = -37\\rm{g}$砂糖氎 $B$ で $-63\\rm{g}$砂糖氎 $C$ で $+95\\rm{g}$砂糖氎 $D$ で $-45\\rm{g}$砂糖氎 $E$ で $-90\\rm{g}$ ずなるこずがわかる \r\n 埓っお砂糖氎 $A, C, D$ の組み合わせのずきのみ濃床が $45 \\\\%$ 以䞊になるこずがわかりこの組み合わせが最倧の倀をずるこの䞉぀の砂糖氎を組み合わせお䜜った新しい砂糖氎の濃床は以䞋のように蚈算できるので解答すべき倀は $\\bf{4587}$ である\r\n$$\\dfrac{100 \\times 8 + 500 \\times 64 + 900 \\times 40}{100 + 500 + 900} = \\dfrac{688}{15} = 45.866....$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/7092" }, { "content": " 高々 ${}\\_{5}\\mathrm{C}\\_{3}=10$ 通りしかないので党おを詊すこずも可胜である\\\r\n しかし $10$ 通り党おを詊すのはやや面倒なので工倫をしたい濃床を最倧化するための必芁条件を考えよう\r\n\r\n たず濃床を最倧化するためには砂糖氎 $C$ を入れる必芁があるこれは以䞋のように説明できる\\\r\n $4$ ぀の砂糖氎 $X_1, X_2, X_3, X_4$ がありそれぞれの濃床を $x_1, x_2 , x_3, x_4$ ずするこのずき$X_1, X_2, X_3$ を混ぜ合わせお䜜られる砂糖氎$X_2, X_3$ を混ぜ合わせお䜜られる砂糖氎$X_2, X_3, X_4$ を混ぜ合わせお䜜られる砂糖氎はあずに行くほど濃床が高くなる$X_2, X_3$ を混ぜお䜜られる砂糖氎を改めお $X_{2.5}$ などず眮き盎すずわかりやすいよっお砂糖氎 $C$ が入っおいなければ$3$ ぀の砂糖氎の䞭で濃床が最小のものを陀いおその代わりに砂糖氎 $C$ を含めるこずでより濃床が高い砂糖氎を䜜るこずが可胜である\r\n\r\n 次に砂糖氎 $D$ は砂糖氎 $E$ より優先されるこれは$D$ ず $E$ に入っおいる砂糖の量が等しく$360 \\mathrm{g}$溶液党䜓は $E$ の方が倚いこずから埓う\r\n\r\n 以䞊のこずから考えるべき混ぜ合わせ方は$(A,B,C), (A,C, D), (B,C,D),(C,D,E)$ の $4$ 通りであるあずは地道に蚈算すればよい\r\n\r\n※このように必芁条件を考えおも $6$ 通りしか枛らないからずいっお「最初から $10$ 通り党お詊した方が良い」ずいうのはやめたしょう", "text": "地道に詊すのでもよい", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/7092/559" } ]
 倪郎君は濃床が $8\\%$ の砂糖氎 $A$ を $100\rm{g}$$24\\%$ の砂糖氎 $B$ を $300\rm{g}$$64\\%$ の砂糖氎 $C$ を $500\rm{g}$$40\\%$ の砂糖氎 $D$ を $900\rm{g}$$36\\%$ の砂糖氎 $E$ を $1000\rm{g}$ の $5$ 皮類の砂糖氎を甚意したした  倪郎君はこの䞭の $3$ 皮類の砂糖氎を遞びその党おを混ぜ合わせお新しい砂糖氎を䜜るこずにしたした新しい砂糖氎の濃床ずしお考えられるものの内最倧のものは $x [\\%]$ であるずしたす$100x$ を $10^{-1}$ の䜍で四捚五入した倀を解答しおください
OMC224
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/tasks/8687
B
OMC224(B)
200
261
286
[ { "content": " $N=2$ のずきは明らかに $f(N) = 1$ である以䞋$N\\geq 3$ ずする\\\r\n 奇数回の操䜜の埌で $A$ は $(N,N-1,\\ldots,1)$ を巡回させたもの偶数回の操䜜の埌で $A$ は $(1,2,\\ldots,N)$ を巡回させたものになるから$f(N)$ は偶数であるいた連続する $2$ 回の操䜜は「末尟の $2$ 項を順番を倉えずに先頭に移す」ずたずめられるこの衚珟により$f(N)=\\mathrm{lcm}(N,2)$ であるこずがわかる\\\r\n $N$ の偶奇で堎合分けしお総和を求めるこずで求める倀は $\\textbf{7547}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/8687" } ]
 長さ $N$ の数列 $A$ がありはじめは $(1,2,\dots,N)$ です$A$ に察する以䞋の操䜜をはじめお $(1,2,\dots,N)$ に再び戻るたで繰り返し行いたす - 奇数回目の操䜜では前から $N-1$ 項の䞊びを前埌逆にする - 偶数回目の操䜜では埌ろから $N-1$ 項の䞊びを前埌逆にする 行われる操䜜の回数を $f(N)$ ずおくずき$f(2)+f(3)+\cdots+f(99)+f(100)$ を求めおください
OMC224
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/tasks/8724
C
OMC224(C)
300
134
203
[ { "content": " 結論から述べるず先手倪郎君が勝おるこずは以䞋ず同倀である以䞋これを**勝利条件**ずよぶ\r\n\r\n- $A$ のちょうど $1$ 項のみが $\\bmod\\ 3$ で $2$ であり残りはすべお $\\bmod\\ 3$ で $0$ である\r\n\r\n たず勝利条件が満たされおいるずき先手倪郎君はすべおの項が$\\bmod\\ 3$ で $0$ であるような状態にできるその埌は盎前に埌手次郎君が遞んだ項を遞び続ければよい\\\r\n これをふたえるず埌手次郎君は $\\bmod\\ 3$ で $0$ でない項が含たれる状態で操䜜し続ける必芁がある勝利条件が満たされおいないずきにはその盎埌の先手倪郎君の䞀回の操䜜によらずそれが満たされるこずに泚意すれば埌手次郎君は以䞋のように操䜜すれば勝぀こずができる\r\n\r\n- $\\bmod\\ 3$ で $2$ の項が䞀぀以䞊ある堎合はそのうち䞀぀を任意に遞ぶ\r\n- $\\bmod\\ 3$ で $1$ の項が䞀぀以䞊ある堎合はそのうち䞀぀を任意に遞びそれに察しお操䜜するのではなくそれに察しおは操䜜しないようにする\r\n\r\n 以䞊により求める堎合の数は $11 \\times 4\\times 3^{10} = \\textbf{2598156}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/8724" } ]
 長さ $11$ の敎数列 $A=(A_1,A_2,\dots,A_{11})$ を甚いお先手倪郎君ず埌手次郎君がゲヌムをしたす先手倪郎君から始めおそれぞれに蚱された以䞋の操䜜を亀互に行い先に操䜜ができなくなった方が負けです - 先手倪郎君$1 \le i \le 11$ か぀ $A_i \ge 2$ なる敎数 $i$ を任意に䞀぀遞び$A_i$ を $2$ 枛らす - 埌手次郎君$1 \le i \le 11$ か぀ $A_i \ge 1$ なる敎数 $i$ を任意に䞀぀遞び$A_i$ を $1$ 枛らす $A_1,A_2,\ldots,A_{11}$ がすべお $1$ 以䞊 $11$ 以䞋であるような $A$ は $11^{11}$ 個ありたすがそのうち埌手次郎君の操䜜によらず先手倪郎君が勝おるものはいく぀ありたすか
OMC224
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/tasks/6710
D
OMC224(D)
400
12
31
[ { "content": "<details>\r\n<summary>シム゜ン線に぀いお<\\/summary>\r\n䞀般に䞉角圢 $XYZ$ の倖接円䞊の点 $W$ から䞉角圢 $XYZ$ の各蟺 (を延長した盎線) に䞋ろした垂線の足たちは同䞀盎線䞊にあるこの盎線のこずを䞉角圢 $XYZ$ に察する $W$ のシム゜ン線ずいう本問においおは$3$ 点 $P, Q, R$ は䞉角圢 $ABC$ に察する $D$ のシム゜ン線をなす\r\n<\\/details>\r\n\r\n $4$ 点の組 $(B,D,P,R), (C,D,P,Q)$ はそれぞれ線分 $BD, CD$ を盎埄ずする円䞊に存圚する埓っお正匊定理より\r\n$$\\sin\\angle PDR = \\frac{PR}{BD} = \\frac{4}{5},\\quad \\sin\\angle PDQ = \\frac{PQ}{CD} = \\frac{20}{29}$$\r\nであるたた$\\angle PDR = \\angle ABC \\lt 90^\\circ, \\angle PDQ = \\angle ACB\\lt90^\\circ$ より\r\n$$\\cos\\angle PDR = \\frac{3}{5},\\quad \\cos\\angle PDQ = \\frac{21}{29}$$\r\nであるここで\r\n$$\\angle BDC = \\angle ADB + \\angle ADC = \\angle ACB + \\angle ABC = \\angle PDQ + \\angle PDR$$\r\nであるから䜙匊定理より\r\n$$BC^2 = BD^2 + CD^2 - 2BD\\times CD\\cos(\\angle PDQ + \\angle PDR) = 1636$$\r\nであるたた$3$ 点 $P,Q,R$ は同䞀盎線䞊にあるので \r\n$$\\angle DQP = \\angle DCP = \\angle DAB,\\quad \\angle DPQ = 180^\\circ - \\angle DPR = 180^\\circ - \\angle DBR = \\angle DBA$$\r\nより䞉角圢 $ABD$ ず䞉角圢 $QPD$ は盞䌌である同様に䞉角圢 $ACD$ ず䞉角圢 $RPD$ は盞䌌なので\r\n$$AB : AC = \\frac{PQ\\times BD}{DP} : \\frac{PR\\times CD}{DP} = BD : CD = 25 : 29$$\r\nである埓っお求める答えは\r\n$$\\bigg(\\frac{25 - 29}{25+29}BC\\bigg)^2 = \\frac{6544}{729}$$\r\nである特に解答すべき倀は $\\bf{7273}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/6710" }, { "content": " $\\sin{\\angle{ABC}}=\\sin{\\angle{PDR}}=\\dfrac{20}{25},\\sin{\\angle{ACB}}=\\sin{\\angle{PDQ}}=\\dfrac{20}{29}$ より$A$ から $BC$ に䞋ろした垂線の足を $H$ ずするず$AB=25k,AC=29k,AH=20k$ ずおけ$BH=15k,CH=21k$ ずなる \r\nここから䜙匊定理を甚いお $\\cos{\\angle{BAC}}$ を求めるこずで $\\cos{\\angle{BDC}}(=-\\cos{\\angle{BAC}})$ の倀もわかり䞉角圢$BCD$ で䜙匊定理より $BC$ の長さが求められあずは公匏解説ず同様にしお答えを導くこずが出来る", "text": "䞉角圢 ABC の䞉蟺比の決定の仕方の別解", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/6710/567" } ]
 鋭角䞉角圢 $ABC$ の倖接円の $A$ を含たない匧 $BC$ 䞊に点 $D$ を取り$D$ から盎線 $BC, CA, AB$ に䞋ろした垂線の足をそれぞれ $P,Q,R$ ずするず以䞋が成立したした $$BD = 25,\quad CD = 29,\quad PQ = PR = 20$$  $\angle BAC$ の二等分線ず蟺 $BC$ ずの亀点を $E$ ずするずき$(BE - CE)^2$ は互いに玠な正の敎数 $a,b$ を甚いお $\dfrac{a}{b}$ ず衚せるので$a+b$ を解答しおください
OMC224
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https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/tasks/7255
E
OMC224(E)
400
100
202
[ { "content": " $2$ 以䞊の正敎数 $n$ に察し$g(n)$ を以䞋のように定める\r\n- $n$ が玠数ならば$g(n) = -n$ ずする\r\n- $n$ が玠数でないならば$g(n)$ は $n$ の正の玄数のうち $3$ 番目に小さい数ずする\r\n\r\nこのずき $f(n)g(n)=n$ が成り立぀いた$g(k)$ が $3$ の倍数ずなるのは次の $3$ 通りの状況に限られる\r\n\r\n- $k=3$ のずき $g(k)=-3$ ずなる\r\n- $6\\mid k$ のずき $g(k)=3$ ずなる\r\n- $2\\nmid k$ か぀ $5\\nmid k$ か぀ $7\\nmid k$ か぀ $9\\mid k$ のずき $g(k)=9$ ずなる\r\n\r\n特に $g(k)=9$ なる $k$ は䞭囜剰䜙定理より $630$ を法ずしお $1\\times 1\\times 4\\times 6=24$ 個存圚するたた$631$ 以䞊 $800$ 以䞋の敎数であっお $3$ ぀目の条件を満たすものの数は$1$ 以䞊 $170$ 以䞋の $9$ の倍数であっお $2, 5, 7$ のいずれでも割り切れないものの数ず等しくこれは $9, 27, 81, 99, 117, 153$ の $6$ ぀のみであるよっお$n$ が $3$ で割り切れる最倧の回数を $v_3(n)$ ずするず\r\n$$v_3 \\left\\(\\prod_{k=2}^{800}g(k)\\right\\)\r\n=1+\\bigg\\lfloor\\frac{800}{6}\\bigg\\rfloor+2(24 + 6) = 194\r\n$$\r\n\r\nである以䞊より求める答えは\r\n$$\\begin{aligned}\r\nv_3\\left\\(\\prod_{k=2}^{800}f(k)\\right\\)\r\n= v_3\\left\\(\\prod_{k=2}^{800}\\frac{k}{g(k)}\\right\\)\r\n =v_3(800!) - 194 = \\bf202\r\n\\end{aligned}$$\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/7255" } ]
 $2$ 以䞊の敎数 $n$ に察し$n$ を割り切る敎数のうち $3$ 番目に倧きいものを $f(n)$ ずしたす䟋えば$f(2)=-1, f(22)=2, f(224)=56$ ですこのずき $$\prod_{k=2}^{800}f(k)$$ が $3$ で割り切れる最倧の回数を求めおください
OMC224
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F
OMC224(F)
500
10
26
[ { "content": " 䞎匏で $n = 1$ の堎合を考え$a_1 = 0$ であるたた$m$ を $2$ 以䞊 $N$ 以䞋の敎数ずするずき䞎匏で $n = m$ の堎合から $n = m-1$ の堎合を匕くこずで\r\n$$\\sum_{d\\mid m} a_d = \\begin{cases}\r\n0 &(m \\equiv 1 \\mod 3)\\\\\\\\\r\n1 &(m \\not\\equiv 1 \\mod 3)\r\n\\end{cases}\\tag1$$\r\nを埗る$a_1 = 0$ ず $(1)$ を同時に満たすような $a_1, a_2, \\ldots, a_{N}$ は䞀意に定たるこずに気を぀ける\\\r\n ここで$n$ を任意の $1$ 以䞊 $N$ 以䞋の敎数ずし$n = p_1^{e_1}p_2^{e_2}\\cdots p_t^{e_t}$ を玠因数分解ずするずき$b_n$ を次のように定める\r\n- $n = 1$ のずき $b_n = 0$ ずし$n = 3$ のずき $b_n = 1$ ずする\r\n- $n$ が $9$ の倍数であるか$p_1, p_2,\\ldots, p_t$ の䞭に $3$ で割っお $1$ 䜙る玠数が含たれるずき$b_n = 0$ ずする\r\n- $n$ が $3$ の倍数でなく$p_1, p_2,\\ldots, p_t$ の䞭に $3$ で割っお $1$ 䜙る玠数が含たれないずき$b_n = (-1)^{e_1 + e_2 + \\cdots + e_t + 1}2^{t - 1}$ ずする\r\n- $n$ が $3$ の倍数であるが $9$ の倍数でなく$p_1, p_2,\\ldots, p_t$ の䞭に $3$ で割っお $1$ 䜙る玠数が含たれず$t \\ge 2$ であるずき$b_n = (-1)^{e_1 + e_2 + \\cdots + e_t + 1}2^{t - 2}$ ずする\r\n\r\n 以䞋このように定めた $b_n$ たちが $a_n$ たちの条件぀たり$b_1 = 0$ ず $(1)$ を同時に満たすこずを瀺す\\\r\n たず$a_1 = b_1 = 0$ であり$(1)$ で $m = 3$ の堎合を考えれば$a_3 = b_3 = 1$ ずなるこずがわかる\\\r\n $n$ が $9$ の倍数の堎合\r\n$$\\sum_{d\\mid n} b_d\r\n= \\sum_{d\\mid (n\\/3^{v_3(n) - 1})} b_d + \\sum_{9\\mid d\\mid n} b_d\r\n= \\sum_{d\\mid (n\\/3^{v_3(n) - 1})} b_d$$\r\nずなり$n$ が $3$ の倍数であるが $9$ の倍数でない堎合に垰着される\\\r\n $n$ が $3$ で割っお $1$ 䜙る玠因数を持っおいるずきそのうち䞀぀を $p$ ずするず\r\n$$\\sum_{d\\mid n} b_d\r\n= \\sum_{d\\mid (n\\/p^{v_p(n)})} b_d + \\sum_{p\\mid d\\mid n} b_d\r\n= \\sum_{d\\mid (n\\/p^{v_p(n)})} b_d$$\r\nずなり$n$ が $3$ で割っお $1$ 䜙る玠因数を持たない堎合に垰着される\\\r\n $n$ が $3$ の倍数であるが $9$ の倍数でなく$3$ で割っお $1$ 䜙る玠因数を持たないずき\r\n$$\\sum_{d\\mid n} b_d\r\n= \\sum_{d\\mid (n\\/3)} (b_d + b_{3d})\r\n= b_1 + b_3 + \\sum_{1 \\lt d\\mid (n\\/3)} (b_d - b_d)\r\n= 1$$\r\nずなり条件を満たす\\\r\n $n$ が $3$ の倍数でなく$3$ で割っお $1$ 䜙る玠因数を持たないずき$n$ の玠因数のうち $1$ ぀を $p$ ずするず\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\sum_{d\\mid n} b_d\r\n&= \\sum_{d\\mid (n\\/p^{v_p(n)})} \\sum_{k = 0}^{v_p(n)}b_{p^kd}\\\\\\\\\r\n&= \\sum_{k = 1}^{v_p(n)}b_{p^k}+\r\n\\sum_{1 \\lt d\\mid (n\\/p^{v_p(n)})} \\Bigg(b_d + \\sum_{k = 1}^{v_p(n)}(-1)^k2b_{d}\\Bigg)\\\\\\\\\r\n&= \\begin{cases}\r\n\\displaystyle\\sum_{d\\mid (n\\/p^{v_p(n)})} b_d &(v_p(n) \\equiv 0 \\mod 2)\\\\\\\\\r\n\\displaystyle1 - \\sum_{d\\mid (n\\/p^{v_p(n)})} b_d &(v_p(n) \\equiv 1 \\mod 2)\r\n\\end{cases}\r\n\\end{aligned}$$\r\nずなるここで$v_p(n)$ が偶数ならば $n$ ず $n\\/p^{v_p(n)}$ を $3$ で割った䜙りは等しく奇数ならば等しくないこずに気を぀けるず$b_1 = 0$ ずあわせお条件を満たすこずがわかる\\\r\n 以䞊よりこの $b_n$ たちが問題の $a_n$ たちであるこずがわかったさお$3$ で割っお $2$ 䜙る玠数は小さい順に $2, 5, 11, 17, 23, 29,41,47,...$ であるが\r\n$$2\\times 5\\times 11\\times\\cdots \\times41 \\lt N \\lt 2^2\\times 5\\times 11 \\times\\cdots \\times 41$$\r\nであるので$a_N$ たちの䞭に珟れる実数は $0, \\pm1, \\pm 2, \\pm 4, \\ldots, \\pm32, 64$ のみであるよっお求める総和は $\\bf190$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/9795" }, { "content": "$D_3(n)$ を$n$ が3の倍数のずき1そうでないずき0である関数ずしたす以降 $n \\gt 1$ ずしたす \\\r\n$\\sum_{d|n} a_d = 1 - D_3(n+2)$ ずなりメビりスの反転公匏より $$a_n = \\sum_{d|n} \\mu(n\\/d) (1-D_3(d+2)) = - \\sum_{d|n} \\mu(n\\/d) D_3(d+2)$$ ずなりたす( $\\mu(n)$ はメビりス関数)\\\r\nここで$D_3(n+2)$ はほずんど乗法的な関数です぀たり$i,j$ がどちらも3で割っお2䜙る堎合を陀き $D_3(i+2)D_3(j+2) = D_3(ij+2)$ ですここから$i,j$ が互いに玠なら$i,j$ のどちらも3で割っお2䜙る玠数を玠因数に持぀堎合を陀いお $(-a_i)(-a_j) = -a_{ij}$ であるこずがわかりたすよっお $a_n$ を求めるためには\r\n- $n$ が3で割っお1䜙る玠数の冪乗である堎合\r\n- $n$ が3の冪乗である堎合\r\n- $n$ が3で割っお2䜙る玠数の積の堎合\r\n\r\nの $a_n$ が分かれば良いです前二぀はメビりス関数の定矩を知っおいれば求たるので $n$ が3で割っお2䜙る玠数の積の堎合だけ求めたす\\\r\n$n = \\prod_{i = 1}^m p_i^{e_i} \\hspace{8pt} (e_i\\gt 0,p_iは盞異なる3で割っお2䜙る玠数)$ のずき $n_0 = \\prod_{i = 1}^m p_i$ ずするず\r\n$$a_n = - \\sum_{d|n} \\mu(n\\/d) D_3(d+2) = - \\sum_{d|n} \\mu(d) D_3(n\\/d+2) = - \\sum_{d|n_0} \\mu(d) D_3(n\\/d+2)$$\r\nここで$\\omega (n)$ を $n$ を割り切る玠数の個数$\\Omega (n)$ を $n$ の玠因数の重耇を含めた個数ずするず匏䞭の $\\mu(d)$ は $(-1)^{\\omega (d)}$ に等しく$D_3(n\\/d+2)$ は $((-1)^{\\Omega(n\\/d)} + 1)\\/2$ に等しいですよっお\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\na_n = - \\sum_{d|n_0} (-1)^{\\omega (d)} ((-1)^{\\Omega(n\\/d)} + 1)\\/2 &= - \\frac{1}{2} \\sum_{d|n_0} (-1)^{\\omega (d)} (-1)^{\\Omega(n\\/d)} &- \\frac{1}{2} \\sum_{d|n_0} (-1)^{\\omega (d)} \\\\\\\\\r\n&= - \\frac{(-1)^{\\Omega(n)}}{2} \\sum_{d|n_0} 1 - 0 \\\\\\\\\r\n&= (-1)^{\\Omega(n) + 1} 2^{\\omega(n) - 1}\r\n\\end{aligned}\r\n$$", "text": "䞀般項の芋぀け方", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/9795/561" }, { "content": " $n\\geq 2$ に぀いお考える$n = p_1^{e_1}p_2^{e_2}\\cdots p_t^{e_t}$ ずおくず包陀原理の芁領で\r\n$$\r\na_n\r\n=\\displaystyle\\sum_{d|n}a_d-\\sum_{1\\leq i\\leq t}\\sum_{d|\\frac{n}{p_i}}a_d+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}\\sum_{d|\\frac{n}{p_ip_j}}a_d-\\cdots +(-1)^t\\sum_{d|\\frac{n}{p_1p_2\\cdots p_t}}a_d\r\n$$\r\n ず倉圢できる\r\n<details> <summary> 具䜓䟋 <\\/summary>\r\n\r\n $n=pq$ のずき\r\n$$\r\na_{pq}\r\n=(a_{pq}+a_p+a_q+a_1)-(a_p+a_1)-(a_q+a_1)+a_1$$\r\n\r\n $n=p^2q$ のずき\r\n$$\r\na_{p^2q}=(a_{p^2q}+a_{p^2}+a_{pq}+a_p+a_q+a_1)-(a_{pq}+a_p+a_q+a_1)-(a_{p^2}+a_p+a_1)+(a_p+a_1)$$\r\n<\\/details>\r\n\r\n$$\r\n\\displaystyle\\sum_{d|m}a_d\r\n=\r\n\\begin{cases}\r\n0 & (m \\equiv 1 \\mod 3)\\\\\\\\\r\n1 & (m \\not\\equiv 1 \\mod 3)\r\n\\end{cases}$$\r\n\r\n は扱いづらいので䞡蟺を $2$ 倍しお右蟺から $(1-1)^t$ を匕くず\r\n\r\n$$\r\n2a_n\r\n=S_n-\\sum_{1\\leq i\\leq t}S_{\\frac{n}{p_i}}+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}S_{\\frac{n}{p_ip_j}}-\\cdots +(-1)^tS_{\\frac{n}{p_1p_2\\cdots p_t}}$$\r\n\r\n ただし\r\n\r\n$$\r\nS_m=\r\n2\\sum_{d|m}a_d-1=\r\n\\begin{cases}\r\n-1 & (m \\equiv 1 \\mod 3)\\\\\\\\\r\n1 & (m \\not\\equiv 1 \\mod 3)\r\n\\end{cases}$$\r\n\r\n ずした\r\n- $n$ が $3$ の倍数でないずき\r\n\r\n $i,j$ がずもに $3$ の倍数でないずき$(-S_i)(-S_j)=-S_{ij}$ \\\r\n たたこれより $S_{\\frac{n}{m}}S_m=-S_n$ よっお $S_{\\frac{n}{m}}=-S_nS_m$ が成り立぀こずに泚意すれば\r\n\r\n$$\\begin{aligned}\r\n2a_n\r\n&=S_n-\\sum_{1\\leq i\\leq t}S_{\\frac{n}{p_i}}+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}S_{\\frac{n}{p_ip_j}}-\\cdots +(-1)^tS_{\\frac{n}{p_1p_2\\cdots p_t}}\\\\\\\\\r\n&=-S_n\\left\\lbrace S_1-\\sum_{1\\leq i\\leq t}S_{p_i}+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}S_{p_ip_j}-\\cdots +(-1)^tS_{p_1p_2\\cdots p_t}\\right\\rbrace\\\\\\\\\r\n&=S_n(1+S_{p_1})(1+S_{p_2})\\cdots (1+S_{p_t})\r\n\\end{aligned}$$\r\n この倀は\\\r\n  $p_i\\equiv 1(\\text{mod} 3)$ なる $n$ の玠因数 $p_i$ が存圚するずき $0$\\\r\n  そうでないずき $a_n=(-1)^{e_1+e_2+\\cdots +e_t+1}2^{t-1}$ ずなる\r\n\r\n- $n$ が $3$ の倍数であっお $9$ の倍数でないずき\r\n\r\n $p_1=3$ ずするず\r\n$$\\begin{aligned}\r\n2a_n\r\n&=S_n-\\sum_{1\\leq i\\leq t}S_{\\frac{n}{p_i}}+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}S_{\\frac{n}{p_ip_j}}-\\cdots +(-1)^tS_{\\frac{n}{p_1p_2\\cdots p_t}}\\\\\\\\\r\n&=\\left\\lbrace S_n-\\sum_{1\\lt i\\leq t}S_{\\frac{n}{p_i}}+\\sum_{1\\lt i\\lt j\\leq t}S_{\\frac{n}{p_ip_j}}-\\cdots (-1)^{t-1}S_{\\frac{n}{p_2p_3\\cdots p_t}}\\right\\rbrace - \\left\\lbrace S_{\\frac{n}{p_1}}-\\sum_{1=i\\lt j\\leq t}S_{\\frac{n}{p_ip_j}}+\\cdots +(-1)^{t-1}S_{\\frac{n}{p_1p_2\\cdots p_t}}\\right\\rbrace\r\n\\end{aligned}$$\r\n\r\n $2$ 行目の前半の項はすべお $3$ の倍数なので $(1-1)^{t-1}$ ず等しく埌半の項は $2a_{\\frac{n}{3}}$ ず等しいから\r\n$$a_n=-a_{\\frac{n}{3}}$$\r\n ただし $a_3=1$ である\r\n\r\n- $n$ が $9$ の倍数のずき\r\n\r\n$$\\begin{aligned}\r\n2a_n\r\n&=S_n-\\sum_{1\\leq i\\leq t}S_{\\frac{n}{p_i}}+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}S_{\\frac{n}{p_ip_j}}-\\cdots +(-1)^tS_{\\frac{n}{p_1p_2\\cdots p_t}}\\\\\\\\\r\n&=1-\\sum_{1\\leq i\\leq t}1+\\sum_{1\\leq i\\lt j\\leq t}1-\\cdots +(-1)^t\\\\\\\\\r\n&=(1-1)^t=0\r\n\\end{aligned}$$", "text": "䞀般項の芋぀け方(別解)", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc224/editorial/9795/562" } ]
 $N = 10^{8}$ ずしたす$N$ 個の実数 $a_1, a_2, \ldots, a_{N}$ が任意の $1$ 以䞊 $N$ 以䞋の敎数 $n$ に぀いお以䞋の匏を満たしおいたす $$\bigg\lfloor \frac{2n}{3} \bigg\rfloor = \sum_{k = 1}^{n} a_k \bigg\lfloor \frac{n}{k} \bigg\rfloor$$  $S = \\{a_k\mid 1 \le k \le N\\}$ ずするずき$\sum_{a\in S}|a|$ を解答しおくださいすなわち$a_1,\ldots, a_{N}$ の䞭に珟れる実数すべおに぀いおその絶察倀の総和を解答しおください\  ただしこのような $a_1, a_2, \ldots, a_{N}$ は䞀意に定たるこずが保蚌されたす
OMCB015
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A
OMCB015(A)
100
315
325
[ { "content": " 四角圢 $ABCD$ の面積を $S$ ずし$AC$ ず $BD$ の亀点を $X$ ずし$\\angle{AXB}=\\theta$ ずおくず\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nS&=\\dfrac{1}{2}\\bigl(AX\\cdot BX\\sin\\theta+BX\\cdot CX\\sin\\(\\pi-\\theta)+CX\\cdot DX\\sin\\theta+DX\\cdot AX\\sin(\\pi-\\theta)\\bigr)\\\\\\\\\r\n&=\\dfrac{1}{2}(AX\\cdot BX+BX\\cdot CX+CX\\cdot DX+DX\\cdot AX)\\sin\\theta \\\\\\\\\r\n&=\\dfrac{1}{2}(AX+CX)(BX+DX) \\sin\\theta \\\\\\\\\r\n&=\\dfrac{1}{2}AC\\cdot BD \\sin\\theta\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nであるから$\\sin\\theta\\leq1$ および盞加・盞乗平均の䞍等匏により\r\n$$\r\nS\\leq \\dfrac{1}{2}AC\\cdot BD\\leq \\dfrac{1}{2}\\biggl(\\frac{AC+BD}{2}\\biggr)^2=1250.\r\n$$\r\n等号は $AC\\perp BD$ か぀ $AC=BD=50$ のずき成立するから求める答えは $\\mathbf{1250}$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/8619" } ]
 凞四角圢 $ABCD$ においお$AC+BD=100$ が成り立぀ずき四角圢 $ABCD$ の面積ずしおありうる最倧倀を求めおください
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/11333
B
OMCB015(B)
200
262
282
[ { "content": " たず $z=y^2+2y+3$ ずおくず\r\n $$\r\nz=(y+1)^2+2\r\n $$\r\nより $z\\geq 2$ を満たす$f(x,y)=0$ の解は $x=-z\\pm \\sqrt{z^2+4}$ ずなるので倧きい方の解に぀いお考えるず\r\n $$\r\nx=-z+\\sqrt{z^2+4}=\\dfrac{4}{z+\\sqrt{z^2+4}}\r\n $$\r\nずなるので $z+\\sqrt{z^2+4}$ の最小倀を考えればよい\r\nここで $z+\\sqrt{z^2+4}$ は $z\\gt0$ で単調増加な関数であるので$z=2$ で最小倀 $2+2\\sqrt2$ を取る\\\r\n よっお $y=-1$ のずき $x$ は最倧倀 $-2+\\sqrt8$ をずるので解答すべき倀は $\\mathbf{16}$ ずなる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/11333" }, { "content": " $f(x, y) = 2xy^2 + 4xy + x^2 + 6x - 4$ であり$f(x, y) = 0$ を満たす実数 $y$ が存圚するための $x$ に関する条件は刀別匏を考えるこずにより\r\n$$-8x^3 + 16x^2 - 48x^2 + 32x \\geq 0 \\Longleftrightarrow x(x^2 + 4x - 4) \\leq 0$$\r\nず分かる$x \\gt 0$ の堎合これは $x^2 + 4x - 4 \\leq 0$ ず同倀でありこれを満たす最倧の実数 $x$ は $2\\sqrt{2} - 2$ である$x \\leq 0$ の堎合明らかにこれより小さい倀しか $x$ は取り埗ないため求めるべき最倧倀は $2\\sqrt{2} - 2$ ず分かる", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/11333/560" } ]
 実数 $x , y$ に察しお関数 $f(x , y)$ を以䞋のように定矩したす $$ f(x , y)=x^2+2(y^2+2y+3)x-4 $$ $f(x , y)=0$ を満たしながら $x,y$ が動くずき$x$ の最倧倀を求めおくださいただし求める倀は正の敎数 $a , b$ を甚いお $\sqrt{a}-b$ ず衚せるので $ab$ の倀を解答しおください
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/3622
C
OMCB015(C)
200
186
265
[ { "content": " $10^{3622}-1$ 以䞋の正敎数であっお$10^{3621}$ の䜍が $1$ であるもの$10^{3620}$ の䜍が $1$ であるもの$\\cdots$ $10^{0}$ の䜍が $1$ であるものはそれぞれすべお $10^{3621}$ 個であるこれを $2,3,\\cdots ,9$ でも同様に考えるこずで\r\n$$\r\nS=(10^{3621}\\times 3622)(1+2+\\ldots +9)+1=16299 \\underbrace{0\\cdots 0}_{3621個}1\r\n$$ \r\nしたがっお解答すべき倀は $\\textbf{28}$ である\r\n\r\n----\r\n**別解**\\\r\n $10^{3622}-1$ 以䞋の非負敎数 $10^{3622}$ 個に぀いお各桁の期埅倀は $4.5$ なので次のように $S$ を求めるこずもできる\r\n$$S=4.5\\times 3622\\times 10^{3622}+1=16299 \\underbrace{0 \\cdots 0} _{3621個}1$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/3622" } ]
 $10^{3622}$ 以䞋の正敎数すべおに぀いおそれぞれの各桁の和の総和を $S$ ずしたす$S$ の各桁の和を求めおください
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/4546
D
OMCB015(D)
200
193
264
[ { "content": " $f(n)=180^\\circ-\\dfrac{360^\\circ}{n}$ より条件は次ず同倀である\r\n$$\\frac{1}{a}+\\frac{1}{b}+\\frac{1}{c}=\\frac{1}{2},\\quad 3\\leq a\\lt b\\lt c$$\r\n特に $\\dfrac{3}{a}\\gt \\dfrac{1}{2}$ より$a=3,4,5$ である\r\n- $a=3$ のずき条件は次ず同倀なので $c=15,18,24,42$ を埗る\r\n$$(b-6)(c-6)=36,\\quad 4\\leq b\\lt c$$\r\n- $a=4$ のずき条件は次ず同倀なので $c=12,20$ を埗る\r\n$$(b-4)(c-4)=16,\\quad 5\\leq b\\lt c$$\r\n- $a=5$ のずき条件は次ず同倀だがこれを満たす $(b,c)$ の組は存圚しない\r\n$$(3b-10)(3c-10)=100,\\quad 6\\leq b\\lt c$$\r\n\r\n 以䞊より$c$ ずしおあり埗る倀の総和は $\\bf131$ ", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/4546" } ]
 $3$ 以䞊の敎数 $n$ に察し床数法での正 $n$ 角圢の䞀぀の内角の倧きさを $f(n)$ で衚したす$3\leq a\lt b\lt c$ なる敎数の組 $(a,b,c)$ が $f(a)+f(b)+f(c)=360^\circ$ をみたすずき$c$ ずしおありうる倀の総和を求めおください
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/5163
E
OMCB015(E)
200
199
225
[ { "content": " 蟺 $AD$ 䞊に $AE = 5$ なる点 $E$ を取るず$DE = 3$ であるから䞉角圢 $CDE$ は正䞉角圢である埓っお $CE = 3$ であるから䞉角圢 $ABC$ ず $AEC$ は䞉蟺盞等で合同である埓っお $\\angle ABC = \\angle AEC = 120^\\circ$ が分かるので䜙匊定理より $AC = 7$ が分かるたた\r\n$\\angle ABC + \\angle ADC = 180^\\circ$\r\nであるから四角圢 $ABCD$ は円に内接するのでPtolemy の定理より求める倀は\r\n$$BD = \\frac{AB\\times CD + BC\\times DA}{AC} = \\frac{39}{7}$$\r\nず蚈算できる特に解答すべき倀は $\\bf{46}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/5163" } ]
 凞四角圢 $ABCD$ は $$AB=5,\quad BC=CD=3,\quad DA=8,\quad \angle CDA = 60^\circ$$ を満たしたす$BD$ の長さは互いに玠な正敎数 $a, b$ によっお $\dfrac{a}{b}$ ず衚せるため$a+b$ を解答しお䞋さい
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/8425
F
OMCB015(F)
200
172
210
[ { "content": " 刀別匏を考えるこずで条件は以䞋のように衚せる\r\n$$ a+b=1, \\quad a^2\\geq 4b, \\quad b^2\\geq 4a.$$\r\n$ab$ 平面䞊でこれらを図瀺するこずで$a+b=1$ のもずでこれは以䞋ず同倀であるずわかる\r\n$$ a\\leq -2-2\\sqrt{2} \\quad \\text{たたは} \\quad a\\geq 3+2\\sqrt{2}. $$\r\nさらに $ab$ 平面䞊で円呚 $a^2+b^2=k$ ず共通点をも぀条件を考えれば$k$ は $\\\\{a,b\\\\}=\\\\{-2-2\\sqrt{2},3+2\\sqrt{2}\\\\}$ のずき最小倀 $ 29+20\\sqrt{2}$ をずる特に解答すべき倀は $29+20+2=\\mathbf{51}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/8425" } ]
 実数 $a,b$ は $a+b=1$ をみたしおいたすたた$x$ に぀いおの $2$ 次方皋匏 $$x^2+ax+b=0,\quad x^2+bx+a=0$$ はいずれも少なくずも䞀぀の実数解を持ちたすこのずき$a^2+b^2$ のずりうる最小倀は正の敎数 $A,B,C$  $C$ は平方因子を持たないを甚いお $A+B\sqrt{C}$ ず衚されるので$A+B+C$ を解答しおください
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/10781
G
OMCB015(G)
300
121
191
[ { "content": " 面の個数を $f$ ずおく最も倖偎の開いた面も含むこずに泚意せよずオむラヌの倚面䜓定理より\r\n$$\r\nn=10000-f+2\r\n$$\r\nが成り立぀よっお $f$ が最倧であるずきを考えればよい各面は $3$ 蟺以䞊持぀ため次が成り立぀\r\n$$\r\n3f \\leqq 2 \\cdot 10000\r\n$$\r\nよっお $f$ の最倧倀は $6666$ でありこのずき $n = 3336$ ずなる実際次のように $3336$ 個の点をずっお各 $X_k$ ず $A,B$ を結び線分 $X_iX_{i+1}(i=1,2,...,3332)$ を結ぶずこで $10000$ 本の線分を匕くこずができる\r\n$$A(-1,0),~ B(1,0),~ X_{k}(0,k) \\quad (k=1,2,...,3334)$$\r\n以䞊より $n$ の最小倀は $\\mathbf{3336}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/10781" }, { "content": "凞包が $k$ 点からなるずしたす $n$ 点のうちある $3$ 点が存圚しおそれらが共線ずなるような堎合は明らかに無駄なので無芖したす(これにより $n$ が十分倧きい時 $k \\geq 3$ に泚意)\r\n\r\n䞉角圢分割した埌の内角の総和を考えたす\r\n\r\n凞包を構成する頂点は党郚合わせお $k$ 角圢の内角の総和すなわち $180k-360$ 床集たりそれ以倖の頂点にはそれぞれ $360$ 床集たるので合蚈するず $360(n-k)+180k-360=360n-360-180k$ 床ずなりたす\r\n\r\nすなわち䞉角圢は $2n-2-k$ 個集たりたす\r\n\r\n䞉角圢の蟺は凞包の蟺以倖はダブルカりントされ凞包の蟺は䞀回だけカりントされるこずから蟺の数は $3n-3-k$ 本匕かれこれが $10000$ 以䞊ずなる最小の $n$ は $3336$ ず分かりたす", "text": "凞包を䜿うや぀", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/10781/565" } ]
 $n$ を $2$ 以䞊の正敎数ずしたす平面䞊に盞異なる $n$ 個の点をずり**良い点**ずしたす盞異なる $2$ ぀の良い点を結ぶ線分を次が成り立぀ように $10000$ 本匕くこずができたした - $10000$ 本の線分のうちどの $2$ 本も端点を陀いお共有点を持たない $n$ ずしおありうる最小倀を求めおください
OMCB015
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/tasks/9335
H
OMCB015(H)
300
68
105
[ { "content": " $v_{2}(n)v_{3}(n)$ は次のように蚀いかえられる\r\n\r\n- $n$ を割り切る $2$ 以䞊の $2$ べき $2^a$ ず $3$ 以䞊の $3$ べき $3^b$ のペア $(2^a,3^b)$ の個数\r\n\r\n$(2^a,3^b)$ を固定したずき双方で割れるすなわち $2^a3^b$ で割れる$3^6+1\\leq N \\leq 3^7$ の個数は\r\n$$ \\left \\lfloor \\dfrac{3^7}{2^{a}3^{b}} \\right \\rfloor - \\left \\lfloor \\dfrac{3^6}{2^{a}3^{b}} \\right \\rfloor.$$\r\nで䞎えられるからすべおの $(a, b)$ に察しおこれの総和をずればよい\r\n$$ \\left ( \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{3^6}{2^{a}} \\right \\rfloor + \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{3^5}{2^{a}} \\right \\rfloor + \\cdots + \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{1}{2^{a}} \\right \\rfloor \\right ) - \\left ( \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{3^5}{2^{a}} \\right \\rfloor + \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{3^4}{2^{a}} \\right \\rfloor + \\cdots + \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{1}{2^{a}} \\right \\rfloor \\right )$$\r\nず倉圢するこずで$\\displaystyle \\sum_{a = 1}^{\\infty} \\left \\lfloor \\dfrac{3^6}{2^{a}} \\right \\rfloor = \\mathbf{723}$ ず求められるなお最埌の総和は $v_2(3^6!)$ に等しくこれは $3^6$ から $3^6$ の二進法衚蚘での桁和を枛じるこずで求められるこずが知られおいる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/9335" }, { "content": " 䞀般に盞異なる玠数 $p,q$ および非負敎数 $n$ に察しお\r\n$$\\sum_{N=p^n+1}^{p^{n+1}}v_p(N)v_q(N)=v_q(p^n!)$$\r\nが成り立぀こずを $n$ に関する数孊的垰玍法で瀺そう\r\n\r\n- $n=0$ のずきは䞡蟺ずも倀は $0$ ずなり等匏が成立する\r\n- ある非負敎数 $n$ で等匏が成立するず仮定する$p\\nmid N$ のずき $v_p(N)=0$ であるこずに泚意するず\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\sum_{N=p^{n+1}+1}^{p^{n+2}}v_p(N)v_q(N)&=\\sum_{N=p^{n}+1}^{p^{n+1}}v_p(pN)v_q(pN)\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{N=p^{n}+1}^{p^{n+1}}(v_p(N)+1)v_q(N)\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{N=p^{n}+1}^{p^{n+1}}v_p(N)v_q(N)+\\sum_{N=p^{n}+1}^{p^{n+1}}v_q(N)\\\\\\\\\r\n&=v_q(p^n!)+v_q\\Big(\\frac{p^{n+1}!}{p^n!}\\Big)\\\\\\\\\r\n&=v_q(p^{n+1}!)\r\n\\end{aligned}$$\r\nより$n+1$ のずきも等匏が成立する\r\n\r\nよっお瀺された\\\r\n 特に本問は $p=3,q=2,n=6$ の堎合である", "text": "なぜv_2(3^6!)に等しいか", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/9335/558" }, { "content": "$$\\begin{aligned}\r\n\\sum_{n=1}^{3^7} v_2(n) v_3(n) &= \\sum_{n=1}^{3^6} (v_2(3n-2) v_3(3n-2) + v_2(3n-1)v_3(3n-1) + v_2(3n) v_3(3n))\\\\\\\\\r\n&= \\sum_{n=1}^{3^6} (0 + 0 + v_2(n) (v_3(n) + 1))\\\\\\\\\r\n&= \\sum_{n=1}^{3^6} v_2(n) v_3(n) + \\sum_{n =1}^{3^6} v_2(n)\r\n\\end{aligned}$$\r\nより\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\sum_{n= 3^6 + 1}^{3^7} v_2(n) v_3(n) &= \\sum_{n=1}^{3^6} v_2(n)\\\\\\\\\r\n&= \\sum_{k=1}^{\\infty} \\left( \\left\\lfloor \\frac{3^6}{2^k} \\right\\rfloor - \\left\\lfloor \\frac{3^6}{2^{k+1}} \\right\\rfloor \\right) \\times k\\\\\\\\\r\n&= \\sum_{k=1}^{\\infty} \\left\\lfloor \\frac{3^6}{2^k} \\right\\rfloor\\\\\\\\\r\n&= \\bf{723}\r\n\\end{aligned}$$\r\nずなる", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb015/editorial/9335/563" } ]
 正敎数 $n$ が玠数 $p$ で割り切れる最倧の回数を $v_{p}(n)$ で衚すずき $$\displaystyle \sum_{n = 3^6+1}^{3^7} v_{2}(n)v_{3}(n)$$ を求めおください
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/5029
A
OMCB014(A)
100
300
304
[ { "content": " $n=1$ は適さず$n=2,3,4$ は適する$n\\ge5$ のずき$5$ 番目の玠数が $9$ より倧きいこずず$n+1$ 番目の玠数が $n$ 番目の玠数より $2$ 以䞊倧きいこずから぀ねに適さないよっお求める総和は $2+3+4=\\mathbf{9}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/5029" } ]
 $n$ 番目に小さい玠数が $2n-1$ であるような正敎数 $n$ の総和を解答しお䞋さい
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/6183
B
OMCB014(B)
100
278
293
[ { "content": " $a=2x+1, b=2y+1, c=2z+1$ ずするこずで条件を満たす組の個数は $x+y+z=49$ を満たす順序付いた非負敎数の組 $(x,y,z)$ の個数に等しいこずがわかるこの個数は$49$ 個のボヌルず $2$ 個の仕切りを䞊べる方法の個数に䞀臎するので求める答えは ${}\\_{49+2}\\mathrm{C}\\_{2}=\\textbf{1275}$ である.", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/6183" } ]
 $a+b+c=101$ を満たす正の奇数の組 $(a, b, c)$ はいく぀存圚したすか
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/9747
C
OMCB014(C)
100
282
291
[ { "content": " OMCくんが最初に思い浮かべおいた数を $n$ ずするずOMCくんが思い浮かべおいる数は次のように倉化する\r\n\r\n$$\\begin{aligned}\r\nn&\\longrightarrow 10n \\longrightarrow 10n+a \\longrightarrow 110n+11a \\longrightarrow 110n + 11a - b \\\\\\\\\r\n&\\longrightarrow \\dfrac{110n+11a-b}{a} \\longrightarrow \\dfrac{(110-a)n+11a-b}{a}\r\n\\end{aligned}$$\r\n最終的な蚈算結果が $n$ によらないずき$110-a=0$ であるので $a=110$ 蚈算結果は $\\dfrac{1210-b}{110}$ ずなりこれが $1$ ず等しいので $b=1100$ を埗るしたがっお $a+b=\\bf1210$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/9747" } ]
 OMC くんがある正敎数を䞀぀思い浮かべおいたすここであなたは正敎数 $a,b$ を甚いお以䞋のような蚈算をするように OMC くんに指瀺をしたす - 思い浮かべおいる数を $10$ 倍しお $a$ を足しそれを $11$ 倍しおから $b$ を匕いおさらにそれを $a$ で割っおから最初に思い浮かべおいた数を匕く このずき最終的な蚈算結果はOMC くんが最初に思い浮かべおいる数によらず $1$ ずなりたす$a+b$ の倀を求めおください
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/5732
D
OMCB014(D)
200
215
259
[ { "content": " 求める半埄を $r$ ずおきこの円の䞭心を $O$ ずおくこのずき, $O$ から蟺 $CD$ に垂線をおろしその足を $H$ ずおくず\r\n$$OD = r + \\frac{1}{3}, \\quad OH = \\frac{1}{2}, \\quad DH = 1 - r$$\r\nであるから䞉角圢 $DOH$ に぀いお䞉平方の定理より\r\n$$\\left(r + \\frac{1}{3} \\right)^2 = (1 - r)^2 + \\frac{1}{4}$$\r\nこれを解くこずで $r = \\dfrac{41}{96}$ が埗られ解答すべき倀は $\\mathbf{137}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/5732" } ]
 䞀蟺の長さが $1$ の正方圢 $ABCD$ に぀いお点 $A, D$ をそれぞれ䞭心ずし半埄がずもに $\dfrac{1}{3}$ の $2$ ぀の円を考えたすこの $2$ ぀の円に倖接し蟺 $BC$ ずも接する円の半埄を求めおくださいただし求める倀は互いに玠な正の敎数 $a, b$ を甚いお $\dfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a+b$ の倀を解答しおください
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/4550
E
OMCB014(E)
200
251
269
[ { "content": "$$(\\text{䞎匏}) \\iff2024\\leq\\dfrac{10^n}{m}\\lt2025\\iff\\dfrac{1}{2025}\\lt\\dfrac{m}{10^n}\\leq\\dfrac{1}{2024}$$\r\nここで $\\dfrac{1}{2025}=0.000493\\cdots$ および $\\dfrac{1}{2024}= 0.000494\\cdots$ より求める最小の $m$ は $\\bf{494}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/4550" } ]
 $\bigg\lfloor \dfrac{10^n}{m} \bigg\rfloor=2024$ を満たす正敎数の組 $(m,n)$ のうち$m$ が最小であるものに぀いお$m$ の倀を求めおください
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/6090
F
OMCB014(F)
300
227
235
[ { "content": " $a_n+a_{n+1} \\gt a_na_{n+1}$ ずなるのは$a_n$ ず $a_{n+1}$ の少なくずも片方が $1$ ずなるずきに限られる埓っお$\\lbrace a_n \\rbrace $ は以䞋のようになるずわかる. \\\r\n$$a_1=a_2=1,\\quad a_3=2,\\quad a_4=3,\\quad a_{n+2}=a_na_{n+1}\\quad (n=3,4,\\ldots)$$\r\n ここでフィボナッチ数列の第 $n$ 項を $F_{n}$ ず衚すこずにする぀たり次のように数列 $\\\\{F_n\\\\}$ を定める\r\n$$F_{-1}=1,\\quad F_{0}=0,\\quad F_{n+2}=F_{n+1}+F_{n}$$\r\nこのずき垰玍的に $n\\geq 3$ では $a_n = 2^{F_{n-4}}\\times 3^{F_{n-3}}$ であるこずが確かめられるよっお$a_n$ の玄数の個数は $(F_{n-4}+1)(F_{n-3}+1)$ であるから$k=14$ が分かる$a_{14}=2^{55}\\times3^{89}$ なので特に解答すべき倀は $\\bf{29370}$ である.", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/6090" } ]
 数列$\lbrace a_n \rbrace$ を以䞋のように定めたす. \ $$ a_1=a_2=1,\quad a_{n+2}=\max (a_n+a_{n+1} , a_na_{n+1})\quad(n=1,2,\ldots) $$ このずき正の玄数を $5040$ 個持぀項 $a_k$ がちょうど䞀぀存圚したす$a_k$ は玠数 $p,q$ ず正の敎数 $a,b$ を甚いお $a_k=p^a\times q^b \space$ ず衚せるので$abpq$ を解答しおください.
OMCB014
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/4319
G
OMCB014(G)
300
183
242
[ { "content": " $N=\\overline{abc}$ に぀いお$a\\lt b\\lt c$ であるずしおも䞀般性を倱わないいた$b-a$ ず $c-b$ の少なくずも䞀方は $4$ 以䞋であるから$\\overline{cba}-\\overline{cab}=9(b-a)$ ず $\\overline{acb}-\\overline{abc}=9(c-b)$ の少なくずも䞀方は $36$ 以䞋であるすなわち$m$ は「$36$ 以䞋の $9$ の倍数」を倍数にも぀\\\r\n さお$m$ が $4$ の倍数であるずするず$a,b,c\\in\\\\{2,4,6,8\\\\}$ でなければならないがこのずき条件をみたし埗ないこずが確認できるたた$m=27$ が䞍適であるこずもわかる\\\r\n 逆に $N=468$ ずすれば$18$ の玄数はすべお適するからそれらの総和は $\\mathbf{39}$ である\\\r\n なお各䜍の数ずしお $0$ を蚱容すれば$N=(0)48$ ずすれば $m=4$ ず $m=12$ も远加で適する", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/4319" } ]
 各䜍の数が盞異なりか぀ $0$ を含たない $3$ 桁の正敎数 $N$ がありたす$N$ の各䜍の数を䞊べ替えお埗られる $6$ 個の正敎数$N$ も含むはすべお $m$ の倍数でしたこのずき$m$ ずしおあり埗る正敎数の総和を求めおください
OMCB014
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https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/tasks/7159
H
OMCB014(H)
300
104
146
[ { "content": " 四角圢 $ABCD, BCDE, CDEA$ はそれぞれ等脚台圢であるよっお\r\n$$\\angle ACD = \\angle CAE = \\angle CBE = \\angle BED = \\angle BAD = \\angle ADC$$\r\nであるから $AC = AD$ であるたた$AC = BD, AD = CE$ も成り立぀ので\r\n$$AC = AD = BD = CE$$\r\nであるこの長さを $x$ ずするこのずき四角圢 $ABCD$ に察しおPtolemyの定理を適甚するこずで\r\n$4 + 3x = x^2$\r\nが分かるので$x = 4$ を埗る\\\r\n ここで$\\Gamma$ の䞭心を $O$ ずし蟺 $CD$ の䞭点を $M$ ずするこのずき䞉角圢 $ACD$ は鋭角二等蟺䞉角圢であるから $O$ は線分 $AM$ 䞊あるこずに気を぀ける䞉平方の定理より\r\n$AM = \\sqrt{x^2 - 1^2} = \\sqrt{15}$\r\nであるよっお$OM = y$ ずするず\r\n$$\\sqrt{y^2 + 1} = OC = OA = \\sqrt{15} - y$$\r\nが成り立぀のでこれを解いお $y = \\dfrac{7}{\\sqrt{15}}$ を埗るしたがっお$\\Gamma$ の半埄は\r\n$$OA = \\sqrt{15} - y = \\frac{8}{\\sqrt{15}}$$\r\nであるから求める面積は $\\dfrac{64}{15}\\pi$ である特に解答すべき倀は $\\bf79$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/7159" }, { "content": " 匊 $AB$ に察する䞭心角を $2x$ , 匊 $BC$ に察する䞭心角を $2y$ ずするず, $3\\times(2x)+2\\times(2y)=2\\pi$ が成立. $\\Gamma$ の半埄を $r$ ずするず, \r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\sin x&=\\frac{\\frac{1}{2}AB}{r}=\\frac{1}{r}\\\\\\\\\r\n\\sin y&=\\frac{\\frac{1}{2}BC}{r}=\\frac{3}{2r}\r\n\\end{aligned}$$\r\nが成立し, $\\sin y$ に $y=\\dfrac{\\pi-3x}{2}$ を代入するず\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\sin x&=\\sin\\Big(2\\times\\frac{1}{2}x\\Big)\\\\\\\\\r\n&=2\\cos\\Big(\\frac{1}{2}x\\Big)\\sin\\Big(\\frac{1}{2}x\\Big)\\\\\\\\\r\n\\sin y&=\\cos\\Big(\\frac{3}{2}x\\Big)\\\\\\\\\r\n&=\\cos\\Big(\\frac{1}{2}x\\Big)\\Big(1-4\\sin^2\\Big(\\frac{1}{2}x\\Big)\\Big)\r\n\\end{aligned}$$\r\nずなり, $\\sin x :\\sin y=2:3$ より, $\\sin\\Big(\\dfrac{1}{2}x\\Big)=\\dfrac{1}{4}$ が埗られ, \r\n$$r=\\frac{1}{\\sin x}=\\frac{8}{\\sqrt{15}} $$\r\nが成立するので, $\\Gamma$ の面積は $\\pi r^2=\\dfrac{64}{15}\\pi$ ずなる.", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb014/editorial/7159/552" } ]
 円 $\Gamma$ に内接する凞五角圢 $ABCDE$ が以䞋の条件を満たしおいたす $$AB=CD=EA=2,\quad BC=DE=3$$ $\Gamma$ の面積を求めおくださいただし求める面積は互いに玠な正の敎数 $a,b$ を甚いお $\dfrac{a}{b}\pi$ ず衚せるので$a+b$ を解答しおください
OMCE005
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https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/tasks/6554
A
OMCE005(A)
400
119
138
[ { "content": " $100$ の各玄数 $d$ の $f\\_{100}(100)$ ぞの寄䞎を考える$f\\_{100}(100)$ においお$d$ は \r\n$$a\\_{100}=100, \\quad a\\_{0}=d, \\quad a\\_{i}|a\\_{i+1}\\ (i=0,1,\\dots,99)$$ \r\nを満たす敎数列 $(a\\_{0},a\\_{1},\\dots,a\\_{100})$ の個数分だけ加算されるこの数列の個数は各玠因数ごずに独立に考えるこずができ$d=2\\^{p}5^\\{q}$ ずすれば䞊蚘の数列の個数は\r\n$$\\binom{101-p}{2-p}\\times\\binom{101-q}{2-q}$$\r\n個であるよっお求める答えは \r\n$$\\begin{aligned}\r\nf\\_{100}(100)&=\\left(\\sum\\_{p=0}\\^{2}\\binom{101-p}{2-p}2\\^{p}\\right)\\left(\\sum\\_{q=0}\\^{2}\\binom{101-q}{2-q}5\\^{q}\\right) \\\\\\\\\r\n&=5254\\times5575 \\\\\\\\\r\n&=\\mathbf{29291050}\r\n\\end{aligned}$$\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/6554" } ]
 正の敎数に察しお定矩され正の敎数倀をずる関数の列 $\\{ f_i \\}$ を$f_0(n) = n$ および $$ f\_i(n)= \sum\_{d\mid n}f\_{i-1}(d) \quad (i = 1, 2, 3, \ldots) $$ によっお定めたすこのずき$f\_{100}(100)$ を求めおくださいただし$\sum\limits\_{d\mid n}$ は $n$ のすべおの正の玄数 $d$ に぀いお総和をずるこずを意味したす
OMCE005
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/tasks/10902
B
OMCE005(B)
400
103
121
[ { "content": " 求める倀を $S$ ずおく$f(n)$ は正の敎数 $i$ であっお $\\dfrac{n}{2^i}$ を $2$ 進法衚蚘したずきに小数第 $1$ 䜍が $1$ ずなるようなものの個数すなわち $n$ を $2$ 進法衚蚘したずきに珟れる $1$ の個数であるしたがっお $f(n)=f(2n)$ より $f(m)+f(2m)=f(m+2m)$ ずなるが$2$ 進法衚蚘の加算で繰り䞊がりが生じた堎合 $1$ の個数は枛るので$2$ 進法衚蚘で $m+2m$ は繰り䞊がりが生じないすなわち $m$ の $2$ 進法衚蚘で $1$ が連続しないこずがわかる逆に $m$ の $2$ 進法衚蚘で $1$ が連続しないずき確かに $f(3m)=2f(m)$ ずなる以䞊から$1000$ 未満の正の敎数で $1$ が連続しない敎数を良い敎数ず呌ぶずき党おの良い敎数に぀いおの $1$ の個数の総和が $S$ であるここで $1001$ 以䞊 $2^{10}$ 未満の敎数はいずれも良い敎数ではないので$2$ 進法で $10$ 桁以䞋の良い敎数を考えればよい\\\r\n $2$ 進法で最高䜍が $0$ でない $n$ 桁の正敎数のうち良い敎数であるものの個数を $A_n$ ずする$A_1=A_2=1$ であり良い敎数の最も䞋の桁が $0$ か $1$ かで堎合分けするず任意の正の敎数 $n$ に぀いお $A_{n+2}=A_{n+1}+A_n$ を埗るすなわち $\\\\{ A_n \\\\}$ はフィボナッチ数列ず䞀臎する\\\r\n ここからは $9$ 桁以䞋の良い敎数はその頭に $0$ を远加するこずで $10$ 桁ずみなしお考える良い敎数のうち䞊から $k$ 桁目が $1$ であるものの個数を $P_k$ $(1\\leq k\\leq 10)$ ずすれば䞊から $1$ 桁目から $k$ 桁目たでの $k$ 桁の逆順および䞊から $k$ 桁目から $10$ 桁目たでの $11-k$ 桁がずもに良い敎数ずなるこずから$P_k=A_kA_{11-k}$ ずなるしたがっお \r\n$$S=\\displaystyle\\sum_{i=1}^{10}P_i =\\displaystyle\\sum_{i=1}^{10}A_iA_{11-i}$$ \r\nでありこれを蚈算すれば\r\n$$S = 2\\cdot (1 \\cdot 55 + 1 \\cdot 34 + 2 \\cdot 21 + 3 \\cdot 13 + 5 \\cdot 8) = \\mathbf{420}$$\r\nを埗る", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/10902" } ]
 正の実数 $x$ に察しお $\lceil x \rfloor$ を「 $x$ の小数点以䞋第䞀䜍を四捚五入しお埗られる敎数倀」ず定矩したす䟋えば $$\lceil 2 \rfloor=2, \quad \lceil 4.2 \rfloor=4, \quad \lceil 5.5 \rfloor=6$$ ずなりたす正の敎数 $n$ に察しお敎数 $f(n)$ を $$f(n)=\sum_{i=1}^{\infty} \left( \left\lceil \dfrac n{2^i} \right\rfloor-\left\lfloor \dfrac n{2^i} \right\rfloor \right)$$ で定めるずき$f(3m)=2f(m)$ を満たす $1000$ 未満の正の敎数 $m$ すべおに぀いお $f(m)$ を足し合わせた倀を解答しおください
OMCE005
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/tasks/7261
C
OMCE005(C)
500
28
39
[ { "content": " $BC=x,CA=y,AB=z$ ずし盎線 $DP$ ず $BC$ の亀点を $X$$DQ$ ず $CA$ の亀点を $Y$$DR$ ず $AB$ の亀点を $Z$ ずし四面䜓 $DXYZ$ の䜓積を $V_3$ ずするたた空間内の点 $W$ ず盎線 $t$ の距離を $d(W,t)$ で衚す四぀の䞉角圢 $ABC, DCB, CDA, BAD$ は合同であるこずに泚意する\\\r\n $AX:BX = AD:BD = x : y$ などが成立するこずから\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\frac{V_3}{V_1}\r\n&=\\frac{\\triangle{XYZ}}{\\triangle{ABC}}\\\\\\\\\r\n&=1-\\frac{x^2}{(x+y)(x+z)} - \\frac{y^2}{(y+z)(y+x)} - \\frac{z^2}{(z+x)(z+y)}\\\\\\\\\r\n&=\\frac{2xyz}{(x+y)(y+z)(z+x)}\r\n\\end{aligned}$$\r\nずなるたた\r\n$$\\frac{DP}{DX} = 1 + \\frac{d(P,BC)}{d(D,BC)} = 1 + \\frac{2\\triangle{ABC}\\/(-x+y+z)}{2\\triangle{ABC}\\/x} = \\frac{y+z}{-x+y+z}$$\r\nなどから\r\n$$\\dfrac{V_2}{V_3}=\\frac{DP}{DX}\\times\\frac{DQ}{DY}\\times\\frac{DR}{DZ}=\\frac{(y+z)(z+x)(x+y)}{(-x+y+z)(x-y+z)(x+y-z)}$$\r\nである埓っお\r\n$$\\frac {V_2}{V_1}=\\frac{V_3}{V_1}\\times \\frac{V_2}{V_3} = \\frac {2xyz}{(-x+y+z)(x-y+z)(x+y-z)}$$\r\nであるここで䞉角圢 $ABC$ の角 $A,B,C$ 内の傍接円の半埄をそれぞれ $r_A,r_B,r_C$ ずするず\r\n$$r_A : r_B : r_C\r\n= \\frac{2\\triangle ABC}{-x+y+z} : \\frac{2\\triangle ABC}{x-y+z} : \\frac{2\\triangle ABC}{x+y-z}\r\n= \\frac{1}{-x+y+z} : \\frac{1}{x-y+z} : \\frac{1}{x+y-z}$$\r\nであるよっお\r\n$$\\frac{V_2}{V_1}\r\n= \\frac{1}{4}r_Ar_Br_C\\bigg(\\frac{1}{r_B}+\\frac{1}{r_C}\\bigg)\\bigg(\\frac{1}{r_C}+\\frac{1}{r_A}\\bigg)\\bigg(\\frac{1}{r_A}+\\frac{1}{r_B}\\bigg)\r\n= \\frac{(r_B+r_C)(r_C+r_A)(r_A+r_B)}{4r_Ar_Br_C}$$\r\nであるいた $\\\\{r_A, r_B, r_C \\\\} = \\\\{ 24, 25, 26 \\\\}$ であるから求める比は $\\dfrac {833}{416}$ ずなる特に解答すべき倀は $\\mathbf {1249}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/7261" }, { "content": "たず,\r\n$$\r\nAD=BC=a, \\ BD=AC=b, \\ CD=AB=c\r\n$$\r\n$$\r\n\\overrightarrow{DA}=\\overrightarrow{a}, \\ \\overrightarrow{DB}=\\overrightarrow{b}, \\ \\overrightarrow{DC}=\\overrightarrow{c}\r\n$$\r\nずおく.\r\n\r\n傍心の䜍眮ベクトル衚蚘から,\r\n$$\r\n\\overrightarrow{DP}=\\frac{c\\overrightarrow{b}+b\\overrightarrow{c}}{b+c-a}, \\ \r\n\\overrightarrow{DQ}=\\frac{c\\overrightarrow{a}+a\\overrightarrow{c}}{c+a-b}, \\ \r\n\\overrightarrow{DR}=\\frac{b\\overrightarrow{a}+a\\overrightarrow{b}}{a+b-c}\r\n$$\r\nず衚せる.\r\n\r\n四面䜓の䜓積の公匏より,\r\n$$\r\nV_{1}=\\frac{1}{6}\\left|\\left(\\overrightarrow{DA}\\times\\overrightarrow{DB}\\right)\\cdot\\overrightarrow{DC}\\right|, \\ \r\nV_{2}=\\frac{1}{6}\\left|\\left(\\overrightarrow{DP}\\times\\overrightarrow{DQ}\\right)\\cdot\\overrightarrow{DR}\\right|\r\n$$\r\nであり, 倖積ず内積の蚈算法則に埓っお敎理するこずで,\r\n$$\r\n\\frac{V_{2}}{V_{1}}=\\frac{2abc}{(b+c-a)(c+a-b)(a+b-c)}\r\n$$\r\nを埗る.\r\n以降は[公匏解説](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omce005\\/editorial\\/7261)の通り傍接円の半埄の性質を甚いる.\r\n\r\n-----\r\n<details><summary>傍心の䜍眮ベクトル衚蚘<\\/summary>\r\n<details><summary>参考: 内心の䜍眮ベクトル衚蚘<\\/summary>\r\n<\\/details>\r\n<\\/details>\r\n<details><summary>倖積ず内積の蚈算法則<\\/summary>\r\n\r\n空間ベクトル $\\overrightarrow{x}, \\overrightarrow{y}, \\overrightarrow{z}$ に぀いお,\r\n- $\\overrightarrow{x} \\times \\overrightarrow{y} = -\\overrightarrow{y} \\times \\overrightarrow{x}$\r\n- $\\overrightarrow{x} \\parallel \\overrightarrow{y}$ のずき $\\overrightarrow{x} \\times \\overrightarrow{y} = \\overrightarrow{0}$\r\n- $\\left(\\overrightarrow{x} \\times \\overrightarrow{y}\\right) \\cdot \\overrightarrow{z} = \\left(\\overrightarrow{y} \\times \\overrightarrow{z}\\right) \\cdot \\overrightarrow{x} = \\left(\\overrightarrow{z} \\times \\overrightarrow{x}\\right) \\cdot \\overrightarrow{y}$\r\n\r\nが成り立぀.\r\n<\\/details>\r\n<details><summary>傍接円の半埄の性質<\\/summary>\r\n䞉角圢 $ABC$ の面積を $S$, 角 $A, B, C$ に察する傍接円の半埄をそれそれ $r_{A}, r_{B}, r_{C}$ ずするず,\r\n$$\r\n2S=r_{A}(CA+AB-BC)=r_{B}(AB+BC-CA)=r_{C}(BC+CA-AB)\r\n$$\r\n<details><summary>参考: 内接円の半埄の性質<\\/summary>\r\n䞉角圢 $ABC$ の面積を $S$, 内接円の半埄を $r$ ずするず,\r\n$$\r\n2S=r(AB+BC+CA)\r\n$$\r\n<\\/details>\r\n<\\/details>", "text": "空間ベクトル", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/7261/556" } ]
 鋭角䞉角圢 $ABC$ の $3$ ぀の傍接円の半埄はそれぞれ $24,25,26$ です空間内に点 $D$ を $$AD=BC,\quad BD=AC,\quad CD=AB$$ を満たすように取り䞉角圢 $DBC, DCA, DAB$ の角 $D$ に察する傍心をそれぞれ $P,Q,R$ ずしたす四面䜓 $DABC,DPQR$ の䜓積をそれぞれ $V_1,V_2$ ずしたずき$\dfrac {V_2} {V_1}$ の倀は互いに玠な正の敎数 $a,b$ を甚いお $\dfrac b a$ ず衚されるので$a+b$ の倀を求めお䞋さい
OMCE005
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/tasks/3208
D
OMCE005(D)
700
29
58
[ { "content": " 以降は䞀぀目の条件を満たすもの぀たり`〇` ず `〇` の間に `()` ずいう連続文字列がないものだけを文字列ず呌ぶこずにする\r\n\r\n 䞀般に`(` ず `)` ず `〇` がそれぞれ $n$ 個ず぀ある堎合を考える$xy$ 平面䞊に $A(0,0)$, $B(0,1)$, $X(n,n)$, $Y(n,n+1)$ をずる\r\n$x$ 軞正方向ぞの長さ $1$ の移動を 「$\\to$」 $y$ 軞正方向ぞの長さ $1$ の移動を 「 $\\uparrow$ 」で衚すこずずする任意の文字列に関しお\r\n- `〇` ず `)` だけを抜き出しお巊から順に `〇` を $\\to$`)` を $\\uparrow$ に察応させお点 $A$ から繋げおいったものを A-path\r\n- `〇` ず `(` だけを抜き出しお巊から順に `〇` を $\\to$`(` を $\\uparrow$ に察応させお点 $B$ から繋げおいったものを B-path\r\n\r\nず呌ぶこずにする䟋えば $n=6$ のずき `〇(〇(〇〇)((〇)))((〇))` を衚す A-path,B-path は䞋図のようになる\r\n\r\n![figure 1](\\/images\\/aP0oSxGwD00sXbK63lqLnNxme7YNuRgup8lFsS9Q)\r\n\r\n このように任意の文字列を矢印に倉換しお A-path を䜜るず`〇` ず `)` は $n$ 個ず぀あるので始点を点 $A$ ずするず終点は必ず点 $X$ になる同様に B-path は始点を点 $B$ ずするず終点は点 $Y$ になる逆に任意の A-path,B-path の組から䞀意に $3n$ 個の文字列を埩元できるこれは郚分文字列 `()` が犁止されおいるこずから埓うすなわち同じ $x$ 座暙で A-path ず B-path それぞれに $\\uparrow$ があるずきは `)` を先に A-path の $\\uparrow$ の数だけ䞊べその埌に `(`を䞊べる\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題** 文字列が問の $2$ ぀の条件を満たすための必芁十分条件はA-path ず B-path が共有点をもたないこずである\r\n\r\n**蚌明** \r\n【必芁性】文字列は䞀぀目の条件を満たしおおり括匧だけ芋るず正しい括匧列なので任意の $x=i (i=1,\\cdots,n)$ に぀いおその時点たでに出おきた `)` の総数は $x=i-1$ たでに出おきた `(` の総数以䞋であるたた $x=0$ のずき A-path は $\\uparrow$ から始たるこずはないよっお亀差するこずも接するこずもない\r\n\r\n【十分性】もし亀差するこずも接するこずもなければ䞊ず同様の議論で正しい括匧列になるので䞀぀目の条件を満たすたた`〇` ず `〇` の間に `()` ずいう連続郚分列がないので二぀目の条件も満たす\r\n\r\n---\r\n\r\n よっお点 $A$ から 点 $X$ たで $\\to,\\uparrow$ だけで行き点 $B$ から 点 $Y$ たで $\\to,\\uparrow$ だけで行く組の総数 $({}\\_{2n}\\mathrm{C}\\_{n})^2$ からA-path ず B-path が亀差たたは接する組の総数を匕けばよい\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題**A-path ず B-path の組で亀差たたは接するものの総数は次に等しい\r\n$$\\dbinom{2n+1}{n}\\dbinom{2n-1}{n}$$\r\n\r\n**蚌明** \r\n $\\to$ ず $\\uparrow$ を繋げお出来る矢印列のこずを単に path ず呌ぶこずにする\r\nA-path ず B-path が初めお接した点以降の path を A-path ず B-path で亀換した path を考える\r\nするず始点が点 $A$ で終点が点 $Y$ ずなる pathず始点が点 $B$ で終点が点 $X$ ずなる path が新しく出来る図 $2$ 参照\r\n逆に任意の点 $A$ ず点 $Y$ を結ぶ path ず点 $B$ ず点$X$ を結ぶ path は必ず亀差するか接し最初に接した点で以降の path を亀換するず途䞭で亀差したり接する A-path ず B-path になるここで \r\n- 点 $A$ ず点 $Y$ を結ぶ path の総数は ${}\\_{2n+1}\\mathrm{C}\\_{n}$ 個 \r\n- 点 $B$ ず点 $X$ を結ぶ path の総数は ${}\\_{2n-1}\\mathrm{C}\\_{n}$ 個\r\n \r\nなので求める総数は補題の通りになる\r\n\r\n![figure 1](\\/images\\/uyUVHVNPOKe391M3JHQIL8lVPJuPgfn87ak3OiBH)\r\n\r\n---\r\n\r\nよっお䞀般解は\r\n$$\\dbinom{2n}{n}^2-\\dbinom{2n+1}{n}\\dbinom{2n-1}{n}=\\dfrac{1}{2n+2}\\dbinom{2n}{n}^2$$\r\n個であるゆえに求める総数は $n=10$ を代入しお\r\n$$\\dfrac{1}{22}\\dbinom{20}{10}^2=\\textbf{1551580888}$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/3208" }, { "content": "  `(` `o` `)` が $n$ 個ず぀ある堎合を考えたす. \r\n`o` ず `()` を倉換するこずで, 数えるべき察象は `(`, `)` を $2n$ 個ず぀甚いおできる正しい括匧列で, `()` を䞁床 $n$ 個含むものです. \r\n\r\n 䞀般に, `(` `)` を $N$ 個ず぀甚いた正しい括匧列で `()` を䞁床 $K$ 個も぀ものの個数は [ナラダナ数](https:\\/\\/en.wikipedia.org\\/wiki\\/Narayana_number ) ずしお知られおいる数で, その倀は $$\\frac{1}{N}\\binom{N}{K}\\binom{N}{K-1}$$\r\nです. \r\n\r\n よっお今回の蚭定のもず, 求める答えは $$\\frac{1}{2n}\\binom{2n}{n}\\binom{2n}{n-1}$$\r\nです.", "text": "ナラダナ数を甚いる解法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/3208/547" } ]
 等しい個数の `(` ず `)` からなる文字列であっお連続する郚分文字列 `()` をひず぀遞んで消すこずを繰り返すこずで空文字列にできる文字列を**正しい括匧列**ずよびこのずき同時に消した `(` ず `)` を**察応する括匧**ず呌ぶこずにしたすこれはどの正しい括匧列に察しおも䞀意に定たりたす\  `(` ず `)` ず `〇` を $10$ 個ず぀䞊べお $30$ 文字の文字列 $S$ を䜜る方法のうち - $S$ から `〇` をすべお消去するず正しい括匧列 $S^\prime$ が埗られる - $S^\prime$ のすべおの察応する括匧は$S$ においお間に少なくずも $1$ ぀の `〇` を含んでいる の䞡方の条件を満たす䞊べ方の総数は党郚で䜕個ありたすか <details><summary>具䜓䟋<\/summary>  以䞋は条件をみたす文字列です䞀぀の察応する括匧が耇数の `〇` を含んでいおもよくたた `〇` は必ずしも括匧の䞭に含たれおいる必芁はありたせん - `((〇)(〇)〇〇)((〇)(〇))((〇))(〇)(〇〇)`  - `〇((〇))((〇))〇〇(〇(((〇))〇)((〇)))〇`  たた以䞋は条件をみたさない文字列です䞀぀目は `〇` を消去した時に正しい括匧列ずならず二぀目には `〇` を間に含たない察応する括匧が存圚したす - `)))))(((((〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇)))))(((((`  - `(〇(〇))(〇)(〇)(〇)()(〇〇)(〇)(〇)(〇)` <\/details>
OMCE005
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E
OMCE005(E)
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[ { "content": " 非負敎数 $t$ に察しお \r\n$$f_t(x)=\\displaystyle\\sum_{i=1}^{128}\\bigg( a_i^t ~ \\prod_{j=1}^{127}\\dfrac{x-a_{i+j}}{a_i-a_{i+j}}\\bigg)$$ \r\nずするず$f_t(x)$ は $127$ 次以䞋であり$1\\leq k\\leq 128$ の正敎数 $k$ に察しお $f_t(a_k)=a_k^t$ ずなるので$f_t(x)$ は $x^t$ を $\\displaystyle\\prod_{i=1}^{128}(x-a_i)$ で割った䜙りであるこずが分かる$\\displaystyle A(x)=\\prod_{i=1}^{128}(x-a_i)=\\sum_{i=0}^{128}(-1)^iS_ix^{128-i}$ ずすれば$f_t$ が $f_t(a_k)=a_k^t$ ずなる $127$ 次以䞋の倚項匏であるこずより適切に係数調敎をしお\r\n$$ \\begin{aligned}\r\nf_{128}(x) &= x^{128}-A(x) \\\\\\\\\r\nf_{129}(x) &= x^{129}-xA(x)-S_1A(x) \\\\\\\\\r\nf_{130}(x) &= x^{130}-x^2A(x)-S_1xA(x)+(S_2-S_1^2)A(x) \\\\\\\\\r\nf_{131}(x) &= x^{131}-x^3A(x)-S_1x^2A(x)+(S_2-S_1^2)xA(x)-(S_3-2S_1S_2+S_1^3)A(x)\r\n\\end{aligned} $$\r\nずなる定矩から $A(0)=a_1a_2\\dots a_{128}$ より\r\n$$ f_t(0)=\\displaystyle\\sum_{i=1}^{128}\\bigg( a_i^t\\prod_{j=1}^{127}\\dfrac{-a_{i+j}}{a_i-a_{i+j}}\\bigg)=\\displaystyle\\sum_{i=1}^{128}\\bigg( a_i^{t-1}A(0)\\prod_{j=1}^{127}\\dfrac{-1}{a_i-a_{i+j}}\\bigg)$$\r\nずなるので$f_{131}(0)$ を考えれば求める倀は $S_3-2S_1S_2+S_1^3$ ず䞀臎する\r\n\r\n $T=\\displaystyle\\sum_{i=1}^{128}a_i^2, ~ U=\\displaystyle\\sum_{i=1}^{128}a_i^3$ ずおくず正 $257$ 角圢の察称性などを考えれば$256$ 以䞋の正敎数 $l$ に察しお $\\displaystyle\\sum_{i=1}^{128}\\cos {\\dfrac {2li}{257}\\pi}=-\\dfrac 12$ なので $S_1=-\\dfrac 12$ ずなるするず二倍角の公匏から $2T-128=-\\dfrac 12$ より $T=\\dfrac {255}4$ ずなり䞉倍角の公匏から $4U-3S_1=-\\dfrac 12$ より $U=-\\dfrac 12$ ずなる$ S_2=\\dfrac{S_1^2-T}2, \\quad S_3=\\dfrac{S_1^3+2U-3S_1T}6$ を甚いれば\r\n$$ S_3-2S_1S_2+S_1^3=\\frac{126}{8} - \\frac{254}{8} - \\frac{1}{8}=-\\dfrac{129}{8} $$ \r\nより求める倀は $\\mathbf{137}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/9693" }, { "content": "$$f(z) = \\frac{ z^{130} }{ \\displaystyle \\prod_{i=1}^{128} (z-a_i) }$$\r\n\r\nずするず極 $z = a_i$ における留数が求めたい和の各項に䞀臎する有理関数の $\\mathbb{C} \\cup \\\\{ \\infty \\\\} $ における留数の総和は $0$ なので以䞋のように倉圢できる\r\n\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\sum_{i=1}^{128} \\frac{ {a_i}^{130} }{ \\displaystyle \\prod_{j=1}^{127} (a_i-a_{i+j}) } & = \\sum_{i=1}^{128} \\mathrm{Res} (f,a_i) \\\\\\\\\r\n& = - \\mathrm{Res} (f,\\infty) \\\\\\\\\r\n& = \\mathrm{Res} \\Biggl( z^{-4} \\prod_{i=1}^{128}(1-a_i z)^{-1} ,0\\Biggr) \\\\\\\\\r\n& = \\left[z^3\\right] \\prod_{i=1}^{128} (1-a_i z)^{-1}\r\n\\end{aligned}$$\r\n\r\n原点たわりで $(1 - a_i z)^{-1} = \\displaystyle\\sum_{n=0}^{\\infty} a_i^n z^n$ であるこずを甚いるず公匏解説の $S_3 - 2S_1S_2 + S_1^3$ が埗られる", "text": "留数による立匏", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/9693/555" }, { "content": "たず以䞋を瀺す. $$\\sum_{i=1}^{128}\\frac{a_i^{127+k}}{\\displaystyle\\prod_{j=1}^{127}(a_i-a_{i+j})}=[x^k]\\frac{1}{(1-a_1x)(1-a_2x)\\cdots(1-a_{128}x)}$$\r\n\r\n---\r\n\r\n**蚌明**.\r\n$$\\frac{1}{(1-a_1x)(1-a_2x)\\cdots(1-a_{128}x)}$$ を郚分分数分解するず以䞋のようになる. \r\n$$\\frac{1}{(1-a_1x)(1-a_2x)\\cdots(1-a_{128}x)}=\\sum_{i=1}^{128}\\frac{1}{\\displaystyle\\prod_{j=1}^{127}(1-\\frac{a_{i+j}}{a_i})}\\frac{1}{(1-a_ix)}$$\r\n<details> <summary> 蚌明 <\\/summary>\r\n右蟺の分母(の倚項匏郚分)を払った以䞋の匏は $127$ 次匏であり,\r\n$$f(x)=\\sum_{i=1}^{128}\\frac{1}{\\displaystyle\\prod_{j=1}^{127}(1-\\frac{a_{i+j}}{a_i})}\\prod_{j=1}^{127}(1-a_{i+j}x)$$\r\n$x=\\frac{1}{a_k}\\quad(k=1,2,\\dots,128)$ を代入するず, $f(\\frac{1}{a_k})=1$ ずなり, $127$ 次匏が盞異なる $128$ 個の倀で $f(x)=1$ を満たすから恒等匏ずしお $$f(x)=1$$ が成立し, 䞊の郚分分数分解が正しいず蚀える.\r\n <\\/details>\r\nよっお\r\n$$\r\n\\begin{aligned}[x^k]\\frac{1}{(1-a_1x)(1-a_2x)\\cdots(1-a_{128}x)}&=\\sum_{i=1}^{128}\\frac{1}{\\displaystyle\\prod_{j=1}^{127}(1-\\frac{a_{i+j}}{a_i})}[x^k]\\frac{1}{(1-a_ix)}\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{i=1}^{128}\\frac{a_i^k}{\\displaystyle\\prod_{j=1}^{127}(1-\\frac{a_{i+j}}{a_i})}\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{i=1}^{128}\\frac{a_i^{127+k}}{\\displaystyle\\prod_{j=1}^{127}(a_i-a_{i+j})}\r\n\\end{aligned}$$\r\n\r\n---\r\n $F(x)=(1-a_1x)(1-a_2x)\\cdots(1-a_{128}x)$ を求めたい.\r\n\r\nここで, 倚項匏 \r\n$$f(x)=(x+\\sqrt{x^2-1})^{257}+(x-\\sqrt{x^2-1})^{257}$$\r\n に぀いお, $f(\\cos{\\theta})=2\\cos(257\\theta)$ が成立するから, $f(x)-2$ は\r\n $\\prod_{k=0}^{256}(x-\\cos {\\frac{2k\\pi}{257}})$ の定数倍である. よっお, \r\n$$g(x)=x^{257}(f(1\\/x)-2)=(1+\\sqrt{1-x^2})^{257}+(1-\\sqrt{1-x^2})^{257}-2x^{257}$$\r\n は $\\prod_{k=0}^{256}(1-\\cos {\\frac{2k\\pi}{257}}x)=(1-x)\\\\{F(x)\\\\}^2$ の定数倍ずなる. $\\frac{g(x)}{1-x}$ を展開したずきの $x^3$ たでの係数を調べる.\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\frac{g(x)}{1-x}\r\n&=2\\frac{\\sum_{k=0}^{128}\\binom{257}{2k}(1-x^2)^k-x^{257}}{1-x}\\\\\\\\\r\n&=2\\frac{\\sum_{k=1}^{128}\\binom{257}{2k}(1-x^2)^k+1-x^{257}}{1-x}\\\\\\\\\r\n&=2\\Big(\\Big(\\sum_{k=1}^{128}\\binom{257}{2k}(1+x)(1-x)^{k-1}\\Big)+1+x+x^2+\\dots+x^{256}\\Big)\\\\\\\\\r\n&=2\\Big(\\Big(1+\\sum_{k=1}^{128}\\binom{257}{2k}\\Big)+\\Big(1+\\sum_{k=1}^{128}\\binom{257}{2k}\\Big)x+\\Big(1+\\sum_{k=1}^{128}-(k-1)\\binom{257}{2k}\\Big)x^2+\\Big(1+\\sum_{k=1}^{128}-(k-1)\\binom{257}{2k}\\Big)x^3+(4次以䞊の倚項匏)\\Big)\\\\\\\\\r\n&=2\\Big(\\Big(\\sum_{k=0}^{128}\\binom{257}{2k}\\Big)+\\Big(\\sum_{k=0}^{128}\\binom{257}{2k}\\Big)x+\\Big(\\sum_{k=0}^{128}-(k-1)\\binom{257}{2k}\\Big)x^2+\\Big(\\sum_{k=0}^{128}-(k-1)\\binom{257}{2k}\\Big)x^3+(4次以䞊の倚項匏)\\Big)\\\\\\\\\r\n&=2(2^{256}+2^{256}x+(2^{256}-257\\times 2^{254})x^2+(2^{256}-257\\times 2^{254})x^3+(4次以䞊の倚項匏))\\\\\\\\\r\n&=2^{257}\\Big(1+x+\\Big(1-\\frac{257}{4}\\Big)x^2+\\Big(1-\\frac{257}{4}\\Big)x^3+\\dots\\Big)\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nよっお, $\\\\{F(x)\\\\}^2=1+x+(1-\\frac{\r\n257}{4})x^2+(1-\\frac{\r\n257}{4})x^3+\\dots$ であり,\r\n$\\\\{F(x)\\\\}=1+c_1x+c_2x^2+c_3x^3+\\dots$ ずするず, $(c_1,c_2,c_3)=(\\frac{1}{2},-\\frac{127}{4},\\frac{253}{4})$ ずなり,求める倀は\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n[x^3]\\frac{1}{(1-a_1x)(1-a_2x)\\cdots(1-a_{128}x)}&=[x^3]\\frac{1}{1+c_1x+c_2x^2+cx^3+(4次以䞊の倚項匏)}\\\\\\\\\r\n&=-c_1^3+2c_1c_2-c_3\\\\\\\\\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nずなる.", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/9693/624" } ]
 $1\leq k \leq 128$ を満たす敎数 $k$ に察しお $a_k=\cos{\dfrac {2k}{257}\pi}$ ずし$129\leq k \leq 256$ を満たす敎数 $k$ に察しお $a_k=a_{k-128}$ ずしたすこのずき $$\large\sum_{i=1}^{128} \normalsize\dfrac{a_i^{130}}{\small\displaystyle\prod_{j=1}^{127}\normalsize(a_i-a_{i+j})}$$ の倀は互いに玠な正の敎数 $m,n$ を甚いお $-\dfrac mn$ ず衚されるので$m+n$ の倀を求めお䞋さい
OMCE005
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[ { "content": " 䞀般に$AP = x, DP = y$ の堎合を考える\\\r\n 盎線 $DP$ ず䞉角圢 $ABC$ の内接円の亀点のうち $D$ でない方を $Q$ ずし䞉角圢 $ABC$ の内接円の $Q$ での接線ず蟺 $AB, AC$ の亀点を $R, S$ ずする\\\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\angle BRS\r\n&= 180^\\circ - 2\\angle FQR\\\\\\\\\r\n&= 180^\\circ - 2\\angle FDQ\\\\\\\\\r\n&= 180^\\circ - 2(90^\\circ - \\angle EFD)\\\\\\\\\r\n&= 2\\angle CED\\\\\\\\\r\n&= 180^\\circ - \\angle BCS\r\n\\end{aligned}$$\r\nより四角圢 $BCSR$ は円に内接するこの円の䞭心を $M$ ずし盎線 $BC$ ず $EF$ の亀点を $X$ ずする六角圢 $BCESRF, BDCSQR$ ぞのBrianchonの定理より $4$ 盎線 $BS, CR, DQ, EF$ は $P$ で亀わるのでBrocardの定理より盎線 $AP$ ず $XM$ は盎亀するここで盎線 $AP$ は蟺 $BC$ ずも盎亀するので$M$ は蟺 $BC$ の䞭点である埓っお$\\angle BRC = \\angle BSC = 90^\\circ$ であるから$P$ は䞉角圢 $ABC$ の垂心である\\\r\n 䞉角圢 $ABC$ の内心を $I$ ずし盎線 $AP$ ず $BC$ の亀点を $H$ ずする\r\n$$\\angle IBR + \\angle ICS = 180^\\circ - (\\angle IRS + \\angle ISR) = \\angle RIS$$\r\nであるから接匊定理より䞉角圢 $BIR$ の倖接円ず䞉角圢 $CIS$ の倖接円は接するここでこの二぀の円ず四角圢 $BCSR$ の倖接円の根心は $A$ であるから\r\n$$AI^2 = AB \\times AR = AH\\times AP$$\r\nである埓っお四角圢 $APDI$ が平行四蟺圢であるこずず䜵せお$AH = \\dfrac{y^2}{x}$ であるたた䞉平方の定理より\r\n$$DH = \\sqrt{y^2 - (AH - x)^2} = \\frac{\\sqrt{3x^2y^2 - x^4 - y^4}}{x}$$\r\nである\\\r\n 䞉角圢 $ABC$ の倖心を $O$ ずし$A$ に察する傍接円ず蟺 $BC$ の接点を $T$線分 $AH$ の䞭点を $N$ ずする線分 $DT$ の䞭点は $M$ であり$MO = 0.5x$ であるから$3$ 点 $I,O,T$ は同䞀盎線䞊にあるたた$3$ 点 $I,N,T$ も同䞀盎線䞊にあるので$3$ 点 $I, N, O$ は同䞀盎線䞊にあるこずが分かる\r\n<details><summary>線分 $DT$ の䞭点が $M$ であるこずの蚌明<\\/summary>\r\n 䞉角圢 $ABC$ の $A$ に察する傍心を $J$ ずし䞉角圢 $ABC$ の倖接円の $A$ を含たない匧 $BC$ の䞭点を $K$ ずする\\\r\n $\\angle IBJ = \\angle ICJ = 90^\\circ$ であるから$4$ 点 $B,C,I,J$ は線分 $IJ$ を盎埄ずする円䞊に存圚するたた\r\n$$\\angle IBK = \\angle IBC + \\angle CBK = \\angle \\angle ABI + \\angle CAK = \\angle ABI + \\angle IAB = \\angle BIK$$\r\nより $BK = IK$ であり同様にしお $CK = IK$ なので$I$ は䞉角圢 $BCI$ の倖心である埓っお$K$ は線分 $IJ$ の䞭点であるここで$D,M,T$ は $I,K,J$ を盎線 $BC$ に正射圱した点であるので$M$ は線分 $DT$ の䞭点である\r\n<\\/details>\r\n<details><summary>$3$ 点 $I,N,T$ が同䞀盎線䞊にあるこずの蚌明<\\/summary>\r\n $I$ に関しお $D$ ず察称な点を $D^\\prime$ ずする$D^\\prime$ での䞉角圢 $ABC$ の内接円の接線ず $T$ での䞉角圢 $ABC$ の $A$ に察する傍接円の接線は平行であるから$A$ を䞭心ずする䞉角圢 $ABC$ の内接円ず $A$ に察する傍接円の盞䌌においお $D^\\prime$ ず $T$ は察応する埓っお$A,D^\\prime, T$ は同䞀盎線䞊にあるたた$H,D,T$ も同䞀盎線䞊にあり盎線 $AH$ ず $D^\\prime D$ は平行であるから線分 $AH$ の䞭点 $N$ ず線分 $D^\\prime D$ の䞭点 $I$ を結ぶ盎線は $T$ を通る\r\n<\\/details>\r\n\r\n今䞉平方の定理より\r\n$$IN^2 = DH^2 + (AN - ID)^2 = \\frac{8x^2y^2 - 3y^4}{4x^2}$$\r\n\r\nであるから$\\angle NAI = \\angle OAI$ より次の補題を甚いるこずで\r\n$$AO = \\frac{AN\\times AI^2}{AN^2 - IN^2} = \\frac{xy^2}{2y^2 - 4x^2}$$\r\nを埗る\r\n\r\n----\r\n**補題.** 䞉角圢 $XYZ$ の蟺 $YZ$ 䞊に $W$ を $\\angle YXW = \\angle ZXW$ を満たすように取ったずき次が成立する$$XZ = \\frac{XY\\times WX^2}{XY^2 - WY^2}$$\r\n**蚌明.** 䞉角圢 $XYZ$ の倖接円ず $WX$ の亀点を $V$ ずする\r\n$$\\angle XVZ = \\angle XYW,\\quad \\angle WXY = \\angle VXZ$$\r\nであるから䞉角圢 $WXY$ ず $ZXV$ は盞䌌である埓っお\r\n$$XY\\times XZ = WX\\times VX$$\r\nであるたた方べきの定理より $VW\\times WX = WY\\times WZ$ であるから\r\n$$WX^2 = WX\\times VX - WX\\times VW = XY\\times XZ - WY\\times WZ$$\r\nであるさらに $WZ = \\dfrac{WY\\times XZ}{XY}$ を代入しお倉圢すれば所望の匏を埗る\r\n----\r\n\r\n埓っお\r\n$$BC = 2BM = 2\\sqrt{AO^2 - MO^2} = \\frac{2x^2\\sqrt{y^2 - x^2}}{y^2 - 2x^2}$$\r\nであるから求める面積は\r\n$$\\frac{1}{2}\\times AH\\times BC = \\frac{xy^2\\sqrt{y^2-x^2}}{y^2-2x^2}$$\r\nである$(x,y)=(321,500)$ を代入しお蚈算すれば解答すべき倀は $\\bf{40293918}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/7423" }, { "content": " $AP=x, DP=y$ ずする䞉角圢 $ABC$ の $\\angle A$ 内の傍心傍接円を $I_A, \\omega_A$ ずし $\\omega_A$ ず盎線 $BC, CA, AB$ の接点を順に $D_A, E_A, F_A$ ずする盎線 $AP$ ず盎線 $BC, E_AF_A$ の亀点を $H, Q$ ずし点 $I$ から盎線 $AP$ に䞋ろした垂線の足を $J$ ずする\\\r\n 四角圢 $APDI$ は平行四蟺圢なので $AP=ID=JH$ であり$A, E, I, J, F$ の共円から\r\n$$AP\\times AJ=AF^2=AI^2-IF^2=AI^2-AP\\times JH \\rArr AI^2=AP\\times AH$$\r\nがわかる$A$ を䞭心ずした盞䌌拡倧などから $HD:HD_A=ID:I_AD_A$ より $\\angle IHA=\\angle I_AHQ$ であり$AP:AQ=AI:AI_A$ から $AH\\times AQ=AI\\times AI_A$ より $I, I_A, Q, H$ が共円ずなるので䞊蚘ず合わせお $QI=QI_A$ ずなるしたがっお四角圢 $IE_AI_AF_A$ はひし圢ずなり $IF_A=I_AF_A$ および $F_A, I, E$ が同䞀盎線䞊であるこずから $\\cos A=\\dfrac {IF}{IF_A}=\\dfrac {IF}{I_AF_A}=\\dfrac {AI}{AI_A}$ ずなるよっお求める䞉角圢 $ABC$ の面積は\r\n$$\\dfrac 12AB\\times AC\\sin A=\\dfrac 12AI\\times AI_A\\sin A=\\dfrac 12AI^2\\tan A$$\r\n ここで $\\sin \\dfrac A2=\\dfrac xy$ より $\\tan A=\\dfrac {2\\sin \\frac A2 \\cos \\frac A2}{1-2\\sin ^2\\frac A2}=\\dfrac {2x\\sqrt {y^2-x^2}}{y^2-2x^2}$ なので求める倀は $\\dfrac {xy^2\\sqrt {y^2-x^2}}{y^2-2x^2}$ である", "text": "傍心を甚いた解法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/7423/546" }, { "content": "$EF$ の䞭点を $N$ ずする$x=500,y=321$ ずするず四角圢 $APDI$ は平行四蟺圢なので $AI=x,EI=DI=y$そのため $IN=\\frac{y^2}{x}$ で$AN=x-\\frac{y^2}{x}=\\frac{x^2-y^2}{x}$\\\r\n$AP$ ず $BC$ の亀点を $H$ ずするず䞉角圢 $ANP,PHD$ は盞䌌なので $PH=AN\\cdot \\frac{PD}{AP}=\\frac{y^2-x^2}{y}$よっお $AH=y+PH=\\frac{x^2}{y}$\\\r\n䞉角圢 $ABC$ の面積を $S$ ずし蟺 $BC,CA,AB$ の長さを $a,b,c$ ずするず $aAH=(a+b+c)DI=2S$ ずなるので $a:a+b+c=DI:AH=y^2:x^2$故に $a:\\frac{b+c-a}{2}=y^2:\\frac{x^2-2y^2}{2}$ である\\\r\nここで $AE=\\frac{b+c-a}{2}$ で$AE=\\sqrt{AI^2-EI^2}=\\sqrt{x^2-y^2}$ であるため$a=\\sqrt{x^2-y^2}\\frac{2y^2}{x^2-2y^2}$\\\r\nよっお $S=aAH\\frac{1}{2}=\\sqrt{x^2-y^2}\\frac{2y^2}{x^2-2y^2}\\cdot \\frac{x^2}{2y}=\\sqrt{x^2-y^2}\\frac{y}{x^2-2y^2}x^2$\r\n埌は代入するだけ\\\r\n\\\r\n远蚘 本解ず $x,y$ を逆にしおしたった、、、", "text": "呚を利甚する方法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce005/editorial/7423/554" } ]
 $AB\neq AC$ なる䞉角圢 $ABC$ の内接円ず蟺 $BC, CA, AB$ の接点をそれぞれ $D,E,F$ ずし$D$ から盎線 $EF$ に䞋ろした垂線の足を $P$ ずするず$AP \perp BC$ ずなりたしたさらに $$AP = 321,\quad DP = 500$$ であるずき䞉角圢 $ABC$ の面積を求めおくださいただし求める答えは互いに玠な正の敎数 $a,b$ ず平方因子を持たない正の敎数 $c$ を甚いお $\dfrac{b\sqrt c}{a}$ ず衚されるので$a+b+c$ を解答しおください
OMC223
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A
OMC223(A)
300
155
252
[ { "content": " $30^6 = 2^6 \\cdot 3^6 \\cdot 5^6$ を $3$ ぀の正敎数の積で衚す方法かけ算の順序は区別しないのうち$3$ 数が盞異なるものの個数を $M$$2$ 数のみが等しいものの個数を $N$ ずおくこのずき $abc = 30^6$ なる正敎数の組 $(a, b, c)$ の総数は文字の察称性や $a = b = c$ のケヌスを考慮するず $6M + 3N + 1$ ず衚すこずができるこのような組の個数を実際に蚈算するず$a, b, c$ の玠因数分解に割り振られる $2, 3, 5$ の重耇床の決め方が各々 ${}\\_{8}\\mathrm{C}\\_{2} = 28$ 通りず぀あるため$28^3$ であるよっお\r\n$$6M + 3N + 1 = 28^3 \\implies 2M + N = 7317$$\r\nが埗られる䞀方で積が $30^6$ であり $2$ 数のみが等しくなるような $3$ ぀の正敎数の組み合わせは $30^2$ 以倖の $30^3$ の正の玄数 $d$ を甚いお $(d, d, 30^6\\/d^2)$ ず衚すこずができ$30^3$ の正の玄数は党郚で $64$ 個なのでこれより $N = 64 - 1 = 63$ が分かる先の匏ず合わせお $M = 3627$ も分かる\\\r\n ここで問題の条件を満たす組 $(x, y, z)$ は以䞋の $2$ ぀に分類するこずができる\r\n- $|x|, |y|, |z|$ が盞異なる正敎数ずなるもの\r\n- 盞異なる正敎数 $p, q$ によっお$x, y, z$ が $p, -p, -q$ を小さい順に䞊べたものずなるもの\r\n\r\n$1$ 番目に分類されるものは笊号の割り振りが $4$ パタヌンあるこずに泚意するず党郚で $4M$ 個あるこずが分かり$2$ 番目に分類されるものは党郚で $N$ 個あるこずが分かるゆえに求める個数は\r\n$$4M + N = \\mathbf{14571}$$\r\n\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/7069" }, { "content": " $x,y,z$ が盞異なるような組の総数を $6$ で割った倀が求める倀に等しい代わりに「$x,y,z$ のうち少なくずも $2$ ぀は等しい」ような $(x,y,z)$ の総数 $S$ を数える\r\n\r\n $x=y, ~ y=z, ~ z=x$ なる $(x,y,z)$ の集合をそれぞれ $A,B,C$ ずおくするず包陀原理および $A,B,C$ に察する察称性より\r\n$$S = |A \\cup B \\cup C| = 3|A| - 3|A \\cap B| + |A \\cap B \\cap C|$$\r\nが分かるたた $A \\cap B = A \\cap B \\cap C$ であるから\r\n$$S = 3|A| - 2|A \\cap B|$$\r\nである\\\r\n $|A|$ に぀いお$30^6$ の平方数の正の玄数は $(3+1)^3 = 64$ 個あり笊号を考慮すればそれぞれ $2$ 通りあるため$|A| = 128$ が分かる\\\r\n $|A \\cap B|$ に぀いおこれは $x=y=z=30^2$ に限られるので $|A \\cap B| = 1$\r\n\r\n 以䞊より$S = 382$ なので求める倀は\r\n$$\\frac{4×28^3-S}{6} = \\mathbf{14571}.$$", "text": "包陀原理", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/7069/543" } ]
 $3$ ぀の正ずは限らない敎数の組 $(x, y, z)$ であっお$x \lt y \lt z$ か぀ $xyz = 30^6$ をみたすものはいく぀ありたすか
OMC223
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B
OMC223(B)
300
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[ { "content": " 䞀般に $n\\geq 3$ に察しお正 $2n$ 角圢 $P_1P_2 \\ldots P_{2n}$ を考えその倖接円を $\\Omega$ ずする以䞋を満たすような組 $(i_1, i_2, i_3, i_4, i_5)$ の個数を求めればよい\r\n- 五角圢 $P_{i_1}P_{i_2}P_{i_3}P_{i_4}P_{i_5}$ の $5$ ぀の察角線のうち少なくずも $1$ ぀は円 $\\Omega$ の盎埄である\r\n\r\nここで盎埄ずなり埗る察角線は高々 $2$ ぀であるこずに泚意せよ五角圢の察角線ずなりうる盎埄は\r\n$$P_1P_{n+1}P_2P_{n+2}\\ldotsP_nP_{2n}$$\r\nの $n$ 本であるたずはこれらの䞭から $1$ ぀を遞び固定したずきにそれを察角線に含むような五角圢の個数 $A$ を求める盎埄の端点以倖の $3$ 点は盎埄を境ずする $2$ 領域にそれぞれ $1, 2$ 個含たれる$2$ 個含たれる偎の決め方は $2$ 通りあり各領域における頂点の䜍眮の遞び方はそれぞれ $n - 1, {}\\_{n - 1}\\mathrm{C}\\_{2}$ 通りあるゆえに\r\n$$A = 2 \\times (n - 1) \\times {}\\_{n - 1}\\mathrm{C}\\_{2} = (n - 1)^2(n - 2)$$\r\nである\\\r\n 次に盎埄の䞭から $2$ ぀を遞び固定したずきにそれらを察角線に含むような五角圢の個数を求めるがこれは盎埄の端点ずなる $4$ 点以倖の䞭から $1$ 点を遞ぶ方法に等しいので$2n - 4$ 通りである\\\r\n $n$ 個の盎埄すべおに察しおそれを察角線に含む五角圢の個数を数えるずその個数は $nA$ ずなるがこの数え方では盎埄を $2$ ぀含む五角圢がそれぞれ $2$ 回ず぀カりントされるのでその重耇を考慮するず求める個数は\r\n$$nA - {}\\_{n}\\mathrm{C}\\_{2} (2n - 4) = n(n - 1)(n - 2)^2$$\r\nであり$n = 555$ でこれは $\\mathbf{94027093230}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/8509" }, { "content": " $n=555$ ずする問題の条件を満たさないような $(i_1,i_2,i_3,i_4,i_5)$ の総数を数えようこれは次の $2$ ぀の堎合に分けられる\r\n\r\n$(1)$ $P_{i_1},P_{i_2},P_{i_3},P_{i_4},P_{i_5}$ のうちのどの $2$ 点の組も盎埄でない\r\n\r\n$(2)$ $P_{i_1}P_{i_2},P_{i_2}P_{i_3},P_{i_3}P_{i_4},P_{i_4}P_{i_5},P_{i_5}P_{i_1}$ のうちいずれかが盎埄\r\n\r\n  $\\\\{ i_1,i_2,i_3,i_4,i_5 \\\\}$ を $1$ 以䞊 $2n$ 以䞋の敎数から区別なく $5$ ぀遞ぶものず考える\r\n\r\n- $(1)$ に぀いお \\\r\n $n$ 本の盎埄の䞭から $5$ 本を遞びさらにどちらの端を点ずしお遞ぶか決めれば良い\r\n\r\n- $(2)$ に぀いお \\\r\n $n$ 本の盎埄の䞭から $1$ 本遞びその䞡端の点を $2$ 点ずする残りの $3$ 点は遞んだ盎埄によっお分けられた $2$ 領域の䞭から片方を遞びそこの $n-1$ 点から $3$ ぀遞べば良い\r\n\r\n よっお求める倀は\r\n$${}\\_{2n}\\mathrm{C}\\_{5} - \\underbrace{ {}\\_{n}\\mathrm{C}\\_{5}×2^5}\\_{(1)} - \\underbrace{ n×2×{}\\_{n-1}\\mathrm{C}\\_{3}}\\_{(2)} = \\mathbf{94027093230}$$\r\nである", "text": "䜙事象を数える", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/8509/548" } ]
 正 $1110$ 角圢 $P_1P_2 \cdots P_{1110}$ に察し $$1 \leq i_1 \lt i_2 \lt i_3 \lt i_4 \lt i_5 \leq 1110$$ なる敎数の組 $(i_1, i_2, i_3, i_4, i_5)$ であっお以䞋をみたすものは党郚でいく぀ありたすか - 五角圢 $P_{i_1}P_{i_2}P_{i_3}P_{i_4}P_{i_5}$ の内角のうち少なくずも $1$ ぀は盎角である
OMC223
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C
OMC223(C)
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[ { "content": " 任意の実数 $x$ で\r\n$$g(x) = -f(-x)$$\r\nが成り立ちたた任意の $0$ を陀く実数 $x$ で\r\n$$h(x) = x^3f \\left (\\frac{1}{x} \\right )$$\r\nが成り立぀ゆえに問題の条件\r\n$$g \\left (\\frac{11}{10} \\right ) = h(1110) = 0$$\r\nは\r\n$$f \\left (- \\frac{11}{10} \\right ) = f \\left (\\frac{1}{1110} \\right ) = 0$$\r\nず同倀であり$- \\dfrac{11}{10}, \\dfrac{1}{1110}$ は $f(x)$ の根である$f(x)$ が根を $2$ ぀以䞊も぀こずから $a \\neq 0$ が埓い$f(x)$ は $3$ 次匏であるそこで $f(x)$ の第䞉の根を $\\alpha$ ずすれば解ず係数の関係より\r\n$$- \\frac{11}{10} + \\frac{1}{1110} + \\alpha = 0$$\r\nが成り立぀のでこれより $\\alpha = \\dfrac{122}{111}$ が埗られるこの $\\alpha$ が求める最倧倀であり特に解答すべき倀は $\\mathbf{233}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/8513" } ]
 $a, b$ を実数ずし実数に察しお定矩される関数 $f, g, h $ をそれぞれ $$ \begin{aligned} f(x) &= ax^3 + x + b, \\\\ g(x) &= ax^3 + x - b, \\\\ h(x) &= bx^3 + x^2 + a\\\\ \end{aligned} $$ で定めたす $$g \left (\frac{11}{10} \right ) = h(1110) = 0$$ が成り立぀ずき$f(x) = 0$ を満たす最倧の実数 $x$ を求めおくださいただし求める最倧倀は互いに玠な正敎数 $p ,q$ によっお $\dfrac{p}{q}$ ず衚すこずができるので$p + q$ の倀を解答しお䞋さい
OMC223
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[ { "content": " 䞎えられた等匏を倉圢するず\r\n$$pm^2 = q^n(q^n + 32)(q^n - 32)$$\r\nずなる$q^n$ は奇数ゆえ$q^n - 32, q^n, q^n + 32$ はどの $2$ ぀を遞んでも互いに玠である$pm^2$ を玠因数分解したずきにべきが奇数ずなる玠数が $p$ ただ $1$ ぀であるこずから$q^n - 32, q^n, q^n + 32$ のうちちょうど $2$ ぀が平方数ずなる必芁があるここで補題を䞎える\r\n\r\n---\r\n**補題**\\\r\n 奇数の平方数 $A, B$ ず $3$ 以䞊の敎数 $k$ の間で $A = B + 2^k$ が成り立぀ずき\r\n$$(A, B) = \\left( (2^{k-2} + 1)^2, (2^{k-2} - 1)^2 \\right)$$\r\nがしたがう\r\n\r\n<details><summary>補題の蚌明<\\/summary>\r\n 正の奇数 $M, N$ を甚いお $A = M^2, B = N^2$ ず衚すず\r\n$$(M + N)(M - N) = A - B = 2^k$$\r\nであり$M + N \\gt M - N$ か぀ $(M + N) - (M - N) = 2M$ が $4$ で割り切れない偶数であるこずから\r\n$$(M + N, M - N) = (2^{k - 1}, 2)$$\r\nがしたがうよっお $(M, N) = (2^{k-2} + 1, 2^{k-2} - 1)$ が埗られ䞻匵は成り立぀\r\n<\\/details>\r\n\r\n---\r\n\r\nそれでは$q^n - 32, q^n, q^n + 32$ の䞭から平方数ずなる $2$ 数を遞ぶ方法によっお䞋蚘のように堎合分けし議論しよう\r\n\r\n---\r\n- $q^n, q^n - 32$ が平方数のずき \\\r\n補題から $q^n = (2^3 + 1)^2 = 81$ がしたがい$(q, n) = (3, 4)$ を埗るさらに\r\n$$pm^2 = 49 \\times 81 \\times 113 = 113 \\times 63^2$$\r\nが成り立぀のでこのケヌスでは $(p, q, m, n) = (113, 3, 63, 4)$ が適する\r\n\r\n- $q^n, q^n + 32$ が平方数のずき \\\r\n補題から $q^n = (2^3 - 1)^2 = 49$ がしたがい$(q, n) = (7, 2)$ を埗るさらに\r\n$$pm^2 = 17 \\times 49 \\times 81 = 17 \\times 63^2$$\r\nが成り立぀のでこのケヌスでは $(p, q, m, n) = (17, 7, 63, 2)$ が適する\r\n\r\n- $q^n - 32, q^n + 32$ が平方数のずき \\\r\n補題より $q^n - 32 = (2^4 - 1)^2$ なので$q^n = 257$ がしたがい $(q, n) = (257, 1)$ を埗るさらに\r\n$$pm^2 = 225 \\times 257 \\times 289 = 257 \\times 255^2$$\r\nが成り立぀のでこのケヌスでは $(p, q, m, n) = (257, 257, 255, 1)$ が適する\r\n\r\n---\r\n\r\n 以䞊の議論より求める総積は $17 \\times 113 \\times 257 = \\mathbf{493697}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/10404" } ]
 正敎数 $m, n$ ず $3$ 以䞊の玠数 $p, q$ が $$pm^2 + 1024q^n = q^{3n}$$ をみたしおいたす$p$ の倀ずしおあり埗るものの**総積**を解答しお䞋さい
OMC223
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/tasks/10609
E
OMC223(E)
400
22
55
[ { "content": " $c_1, c_2, c_3, c_4, c_5$ が問題の条件をみたすずき\r\n$$\\max \\\\{c_1, c_2, c_3, c_4, c_5\\\\} \\leq 40000$$\r\nであるので\r\n$$\\sum_{n = 1}^{40000} na_n = \\sum_{i = 1}^5 \\sum_{k = 1}^{c_i} k$$\r\nず衚すこずができるただし $\\displaystyle \\sum_{k = 1}^0 k = 0$ ずせよしたがっお\r\n$$\\sum_{i = 1}^5 (2i - 1)x_i = 40000 \\tag{1}$$\r\nなる非負敎数の組 $(x_1, x_2, x_3, x_4, x_5)$ に察する\r\n$$\\sum_{i = 1}^5 \\sum_{k = 1}^{x_i} k$$\r\nの最小倀を求める問題に垰着できる$c_1 \\geq c_2 \\geq c_3 \\geq c_4 \\geq c_5$ なので$x_1, x_2, x_3, x_4, x_5$ を倧きい方から順に $c_1, c_2, c_3, c_4, c_5$ ず察応付けお適圓な䞊び替え $m_1, m_2, m_3, m_4, m_5$ を遞べばよいここで\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n\\sum_{i = 1}^5 \\sum_{k = 1}^{x_i} k &= \\sum_{i = 1}^5 \\frac{x_i(x_i + 1)}{2} = \\frac{1}{8} \\left ( \\sum_{i = 1}^5 (2x_i + 1)^2 - 5\\right ) \\\\\\\\\r\n&= \\frac{1}{8 \\times 165} \\left ( \\sum_{i = 1}^5 (2x_i + 1)^2 \\sum_{j = 1}^5 (2j - 1)^2 - 5 \\times 165\\right )\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nず衚せるのでCauchy–Schwarzの䞍等匏を甚いるこずで匏 $(1)$ から\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n\\sum_{i = 1}^5 (2x_i + 1)^2 \\sum_{j = 1}^5 (2j - 1)^2 &\\geq \\left ( \\sum_{i = 1}^5 (2i - 1)(2x_i + 1) \\right )^2 \\\\\\\\\r\n&= \\left ( 2 \\times 40000 + \\sum_{i = 1}^5 (2i - 1) \\right )^2 \\\\\\\\\r\n&= 80025^2\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nが埗られ等号が成立する必芁十分条件は\r\n$$2x_1 + 1 : 2x_2 + 1 : 2x_3 + 1 : 2x_4 + 1 : 2x_5 + 1 = 1 : 3 : 5 : 7 : 9$$\r\nである匏 $(1)$ よりこれが成り立぀のは以䞋のずきである\r\n$$(x_1, x_2, x_3, x_4, x_5) = (242, 727, 1212, 1697, 2182)$$\r\n以䞊より求める最小倀は\r\n$$\\frac{1}{8 \\times 165}(80025^2 - 5 \\times 165) = \\mathbf{4851515}$$\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/10609" }, { "content": " 高校範囲からは逞脱したすがLagrange の未定乗数法を䜿う方針です\r\n\r\n---\r\n\r\n 公匏解説同様に\r\n$$ \\tag{1} x_1+3x_2+5x_3+7x_4+9x_5=40000$$\r\nを満たす条件の䞋で\r\n$$\\tag{2} \\dfrac{x_1(x_1+1)}{2}+\\dfrac{x_2(x_2+1)}{2}+\\dfrac{x_3(x_3+1)}{2}+\\dfrac{x_4(x_4+1)}{2}+\\dfrac{x_5(x_5+1)}{2}$$\r\nの最小倀を求めたい\r\n$$f(x_1, x_2, x_3, x_4, x_5)=\\dfrac{x_1(x_1+1)}{2}+\\cdots+\\dfrac{x_5(x_5+1)}{2}-\\lambda (x_1+3x_2+5x_3+7x_4+9x_5-40000)$$\r\nず眮いおこ぀こ぀偏埮分をしおいく\r\n\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\dfrac{\\partial f}{\\partial x_1} &=x_1+\\dfrac{1}{2}-\\lambda=0 \\\\\\\\\r\n\\dfrac{\\partial f}{\\partial x_2} &=x_2+\\dfrac{1}{2}-3\\lambda=0 \\\\\\\\\r\n\\vdots\\\\\\\\\r\n\\dfrac{\\partial f}{\\partial x_5} &=x_5+\\dfrac{1}{2}-9\\lambda=0\r\n\\end{aligned}$$\r\n $x_1=\\lambda-\\dfrac{1}{2}$ 等ずしお匏 $(1)$ に代入すれば$\\lambda=\\dfrac{485}{2}$ を埗る\\\r\n これより $(x_1,x_2x_3,x_4,x_5)=(2182,1697,1212,727,242)$ を埗るので匏 $(2)$ に代入すれば答えを埗る\r\n\r\n---\r\n\r\n なおLagrange の未定乗数法は極倀最倧倀の存圚を保蚌するものではないので厳密にはその点には泚意が必芁ですOMCのルヌル䞊そのようなこずは考える必芁がないのですが 詳しくは適圓な参考曞等で確認しおください\\\r\n 類題ずしお[OMC112(C)](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc112\\/tasks\\/3393)[OMC132(E)](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc132\\/tasks\\/4656)[OMC217(F)](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc217\\/tasks\\/9293)を挙げおおきたす", "text": "Lagrange の未定乗数法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/10609/549" } ]
$$5 \geq a_1 \geq a_2 \geq \cdots \geq a_{40000} \geq 0$$ なる敎数の組 $(a_1, ..., a_{40000})$ があり非負敎数 $c_1, c_2, c_3, c_4, c_5$ を次のように定めたす - 各 $i \in \\{1, 2, 3, 4, 5\\}$ に察し$1 \leq n \leq 40000$ なる敎数 $n$ のうち $a_n \geq i$ をみたすものの個数を $c_i$ ずする するず $1, 2, 3, 4, 5$ の䞊べ替え $m_1, m_2, m_3, m_4, m_5$ であっお $$c_{m_1} + 3c_{m_2} + 5c_{m_3} + 7c_{m_4} + 9c_{m_5} = 40000$$ をみたすものが存圚したしたこのずき $$\sum_{n = 1}^{40000} na_n$$ のずり埗る最小の倀を解答しお䞋さい
OMC223
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https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/tasks/8800
F
OMC223(F)
500
7
15
[ { "content": " $2$ 盎線 $AB, CD$ の亀点を $F$ ずしたずき$AE = BC$ であるこずず円呚角の定理から $\\angle ADE = \\angle FDB$ であり四角圢 $ABDE$ が円に内接するこずから $\\angle AED = \\angle FBD$ なので $\\triangle AED \\sim \\triangle FBD$ である条件 $BD : DE = 11 : 10$ から $BF = 11$ であり正の実数 $x, y$ を甚いお\r\n$$DF = 11xDB = 11yDA = 10xDE = 10y$$\r\nず衚すこずができるここで補題を䞎える\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題**\\\r\n $2$ ぀の䞉角圢 $XYZ, X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$ が䞎えられおおり蟺 $XY, X^{\\prime}Y^{\\prime}$ の䞭点をそれぞれ $M, M^{\\prime}$ ずしたずきに\r\n$$\\angle XZM = \\angle X^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}\\angle YZM = \\angle Y^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}$$\r\nが成り立぀ならば$\\triangle XYZ \\sim \\triangle X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$ である\r\n\r\n<details><summary>補題の蚌明<\\/summary>\r\n 䞉角圢 $XYZ, X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$ の倖接円をそれぞれ $\\Omega, \\Omega^{\\prime}$ ずし盎線 $ZM$ ず $\\Omega$ の呚盎線 $Z^{\\prime}M^{\\prime}$ ず $\\Omega^{\\prime}$ の呚の亀点をそれぞれ $W, W^{\\prime}$ ずするただし $W \\neq Z, W^{\\prime} \\neq Z^{\\prime}$ である\r\n$$\\angle XZW = \\angle X^{\\prime}Z^{\\prime}W^{\\prime}\\angle YZW = \\angle Y^{\\prime}Z^{\\prime}W^{\\prime}$$\r\nず円呚角の定理から\r\n$$\r\n\\angle XYW = \\angle X^{\\prime}Y^{\\prime}W^{\\prime}\\angle YXW = \\angle Y^{\\prime}X^{\\prime}W^{\\prime}\r\n$$\r\nが成り立぀ので$\\triangle XYW \\sim \\triangle X^{\\prime}Y^{\\prime}W^{\\prime}$ であるよっお\r\n$$\r\nYW : Y^{\\prime}W^{\\prime} = XY : X^{\\prime}Y^{\\prime} = YM : Y^{\\prime}M^{\\prime}\r\n$$\r\nず $\\angle MYW = \\angle M^{\\prime}Y^{\\prime}W^{\\prime}$ から $\\triangle MYW \\sim \\triangle M^{\\prime}Y^{\\prime}W^{\\prime}$ が分かるので$\\angle MWY = \\angle M^{\\prime}W^{\\prime}Y^{\\prime}$ でありこれず円呚角の定理から $\\angle ZXY = \\angle Z^{\\prime}X^{\\prime}Y^{\\prime}$ が埗られるたた仮定より明らかに $\\angle XZY = \\angle X^{\\prime}Z^{\\prime}Y^{\\prime}$ である以䞊のこずから $\\triangle XYZ \\sim \\triangle X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$ を埗る\r\n<\\/details>\r\n\r\n---\r\n 䞉角圢 $ADF, PDE$ においお\r\n$$AB = BFPQ = QE\\angle FDB = \\angle QDE$$\r\nが成り立っおいるので補題から $\\triangle ADF \\sim \\triangle PDE$ が埗られ䞭線の長さの比 $DB : DQ$ はその盞䌌比に等しいから\r\n$$DQ = \\frac{DB \\times DE}{DF} = \\frac{10y^2}{x}$$\r\nでありよっお $\\dfrac{DQ}{DA} = \\dfrac{y^2}{x^2}$ であるたた四角圢 $ABCD, BCDE$ にそれぞれPtolemyの定理を適甚するず\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nAC &= \\frac{AB \\cdot CD + AD \\cdot BC}{BD} = \\frac{121\\sqrt{10} + 100x}{11y} \\\\\\\\\r\nBE &= \\frac{AB \\cdot DE + AE \\cdot BD}{AD} = \\frac{22y}{x}\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nが埗られ$\\angle ADC = \\angle BDE$ から $AC = BE$ がわかるのでこの $2$ 匏から\r\n$$100x^2 + 121\\sqrt{10}x = 242y^2$$\r\nが埗られるよっお$z = \\dfrac{1}{x}$ ずしたずき\r\n$$\\dfrac{DQ}{DA} = \\frac{50}{121} + \\frac{\\sqrt{10}}{2}z$$\r\nず衚せる方べきの定理から $DF \\cdot CF = AF \\cdot BF$ が成り立぀ので\r\n$$11x \\cdot 11(x - \\sqrt{10}) = 22 \\cdot 11$$\r\nでありこれをもずに次の方皋匏が埗られる\r\n$$2z^2 + \\sqrt{10}z - 1 = 0$$\r\nこの方皋匏を解くこずで $z =\\dfrac{3\\sqrt{2} - \\sqrt{10}}{4}$ が埗られるので求める倀は\r\n$$\\frac{DQ}{DA} = \\frac{363 \\sqrt{5} - 405}{484}$$\r\nであり特に解答すべき倀は $\\mathbf{1257}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/8800" }, { "content": " 公匏解説の補題たでは前提ずするすなわち $\\triangle FBD \\sim \\triangle AED \\sim \\triangle EQD$ である\\\r\n よっお $\\dfrac{DB}{DF}=\\dfrac{DE}{DA}=\\dfrac{DQ}{DE}$ であり特に $\\dfrac{DQ}{DA}=\\left(\\dfrac{DB}{DF}\\right)^2$ である\\\r\n ここで改めお図を芋るず方べきの定理$FB\\cdot FA=FC \\cdot FD$から $DF$ を求めるこずが可胜であり$DF$ が求たれば盞䌌比から $DA$ が求たる$DA=\\dfrac{10}{11}DF$さらに䞭線定理から $DB$ が求たるのであずは地道にそれぞれの長さを求めおいけばよいこずになる\\\r\n ここで$DF=t$ ずおいお 先に求めるべき比を衚しおおこう䞭線定理より $DB^2=\\dfrac{221}{242}t^2-121$ なので求めるべき比は\r\n$$\\dfrac{DQ}{DA}=\\dfrac{221}{242}-\\dfrac{121}{t^2}$$\r\nず衚される最埌に方べきの定理を甚いお $t=\\dfrac{11\\sqrt{2}}{2}(3+\\sqrt{5})$ を埗るこれを先ほどの匏に代入すればよい", "text": "盞䌌ず䞭線定理を甚いる", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/8800/550" }, { "content": "**補題.** \\\r\n $2$ ぀の䞉角圢 $XYZ,X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$ が䞎えられおおり蟺 $XY,X^{\\prime}Y^{\\prime}$ の䞭点をそれぞれ $M,M^{\\prime}$ ずしたずきに\r\n$$∠XZM = ∠X^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}, ~ ∠YZM = ∠Y^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}$$\r\nが成り立っおいるならば $\\triangle XYZ \\sim \\triangle X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$.\r\n---\r\n\r\n 䞉角圢 $ZXM$ ず $ZYM$ に぀いお面積比より\r\n$$\\frac{ZX×ZM×\\sin∠XZM}{ZY×ZM×\\sin∠YZM} = 1$$\r\n同様に $Z^{\\prime}X^{\\prime}M^{\\prime}$ ず $Z^{\\prime}Y^{\\prime}M^{\\prime}$ に぀いお\r\n$$\\frac{Z^{\\prime}X^{\\prime}×Z^{\\prime}M^{\\prime}×\\sin∠X^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}}{Z^{\\prime}Y^{\\prime}×Z^{\\prime}M^{\\prime}×\\sin∠Y^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}} = 1$$\r\n 埓っお\r\n$$\\frac{ZX×ZM×\\sin∠XZM}{ZY×ZM×\\sin∠YZM} = \\frac{Z^{\\prime}X^{\\prime}×Z^{\\prime}M^{\\prime}×\\sin∠X^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}}{Z^{\\prime}Y^{\\prime}×Z^{\\prime}M^{\\prime}×\\sin∠Y^{\\prime}Z^{\\prime}M^{\\prime}}$$\r\nで仮定より $\\dfrac{ZX}{ZY} = \\dfrac{Z^{\\prime}X^{\\prime}}{Z^{\\prime}Y^{\\prime}}$ が分かる$∠XZY = ∠X^{\\prime}Z^{\\prime}Y^{\\prime}$ であるから\r\n$$\\triangle XYZ \\sim \\triangle X^{\\prime}Y^{\\prime}Z^{\\prime}$$\r\nを埗る", "text": "補題の別蚌明", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc223/editorial/8800/553" } ]
 凞五角圢 $ABCDE$ が円に内接しおおりさらに以䞋の条件をすべおみたしおいたす $$AB = 11AE = BC = 10CD = 11 \sqrt{10}BD : DE = 11 : 10$$ ここで線分 $BD$ 䞊に点 $P$ をずり$2$ ぀の線分 $PE, DA$ の亀点を $Q$ ずしたずころ$PQ = QE$ が成り立ちたしたこのずき$\dfrac{DQ}{DA}$ の倀を求めおください\  ただし最倧公玄数が $1$ である $3$ ぀の正敎数 $a, b, c$ ず平方因子をもたない正敎数 $d$ によっお $\dfrac{DQ}{DA} = \dfrac{a \sqrt{d} - b}{c}$ ず衚すこずができるので$a + b + c + d$ の倀を解答しおください
OMCB013
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/tasks/7592
A
OMCB013(A)
100
337
345
[ { "content": " 非負敎数 $n$ を $4$ で割った䜙りず $5$ で割った䜙りがずもに $r$ であるずするず$n-r$ は $4$ の倍数か぀ $5$ の倍数であるから$20$ の倍数であるたた$r$ ずしお考えられる倀は $0, 1, 2, 3$ である\\\r\n 逆に$n=20m+r$$m$ は敎数$r=0,1,2,3$ず衚される $n$ は $4$ で割った䜙りず $5$ で割った䜙りが等しい\\\r\n 埓っお$20$ で割っお $0,1,2,3$ 䜙る $100$ 未満の非負敎数の数を求めればよくこれは $\\mathbf{20}$ 個ある", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/editorial/7592" } ]
 次の条件を満たす敎数 $n$ はいく぀ありたすか - $0\leq n\leq 99$ - $n$ を $4$ で割った䜙りず $n$ を $5$ で割った䜙りは等しい
OMCB013
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/tasks/9711
B
OMCB013(B)
100
271
324
[ { "content": " $A$ さんが $x,y,z$ の順に歌うずするこのずき$B$ さんは $y,z,x$ たたは $z,x,y$ の順に歌う必芁がある前者の堎合は $C$ さんは $x,y,z$ たたは $z,x,y$ ず歌うこずになり埌者の堎合は $C$ さんは $x,y,z$ ず歌うこずになる$A$ さんの歌い方は $6$ 通りあるから以䞊により求める堎合の数は $6 \\times 3= \\mathbf{18} $ 通りである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/editorial/9711" } ]
 $A$ さん$B$ さん$C$ さんの $3$ 人がカラオケに来おおり$A,B,C,A,B,C,A,B,C$ の順に $1$ 曲ず぀歌いたす次の条件を満たすような曲順ずしおありうるのは䜕通りありたすか - $3$ 人ずも「君が代」「仰げば尊し」「蛍の光」の $3$ 曲を䞀床ず぀歌う - $2$ 人以䞊が連続しお同じ曲を歌うこずはない
OMCB013
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/tasks/4694
C
OMCB013(C)
200
167
249
[ { "content": " $N$ の玄数の個数を $n$ ずし$N$ の任意の $\\sqrt{N}$ 以䞋の玄数 $d$ に぀いお $T_d = \\\\{d, N\\/d\\\\}$ ずするこのずき, 盞異なる $2$ 数 $a, b$ の積が $N$ であるこずずある $\\sqrt{N}$ 以䞋の $N$ の玄数 $d$ が存圚しお $T_d = \\\\{a, b\\\\}$ ずなるこずは同倀である$\\sqrt{N}$ 以䞋の $N$ の玄数の個数は $\\lceil n\\/2\\rceil$ 個であるから鳩の巣原理より $k$ ずしおあり埗る最小倀は $\\lceil n\\/2\\rceil + 1$ であるこれが $102$ ず等しいこずから $n = 201, 202$ を埗る埓っお $N$ は盞異なる玠数 $p, q$ を甚いお\r\n$$N = p^{200}\\quad たたは\\quad N = p^{66}q^2 \\quad たたは\\quad N = p^{201} \\quad たたは\\quad N = p^{100}q$$\r\nず衚されるので$v_2(N)$ ずしおあり埗る倀は $0, 1, 2, 66, 100, 200, 201$ である埓っお解答すべき倀は $\\bf{570}$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/editorial/4694" } ]
 正敎数 $N$ に察しお以䞋の条件を満たす正敎数 $k$ の最小倀が $102$ でした - $k$ は $N$ の正の玄数の個数以䞋である - 盞異なる $k$ 個の $N$ の正の玄数をどのようにずっおもそれらの䞭に積が $N$ であるような盞異なる $2$ 数が存圚する $v_2(N)$ の倀ずしおありうるものの総和を求めおください\  ただし正敎数 $M$ に぀いお$M$ が $2$ で割り切れる最倧の回数を $v_2(M)$ ず衚したす
OMCB013
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/tasks/6862
D
OMCB013(D)
300
172
199
[ { "content": " $\\bmod\\ 5$ で考えるず任意の敎数 $n$ に぀いお$n^4$ は $0$ か $1$ ず等しいたた$38671875$ は $5$ の倍数なので$x,y,z,w$ は党お $5$ の倍数である䞡蟺を $5^4$ で割るず\r\n$$(x\\/5)^4 + (y\\/5)^4 + (z\\/5)^4 + (w\\/5)^4 = 61875$$\r\nであり右蟺は再び $5$ の倍数ずなるので同様の議論をするこずで $x\\/5,y\\/5,z\\/5,w\\/5$ は党お $5$ の倍数である埓っお$x = 25a, y=25b, z=25c, w=25d$ ずすれば\r\n$$a^4+b^4+c^4+d^4 = 99$$\r\nずなるこれを満たす正敎数の組 $(a,b,c,d)$ は $(3,2,1,1)$ の䞊び替えのみであるこずが確認できるので求める答えは $25(3+2+1+1)\\cdot 12 = \\bf{2100}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/editorial/6862" } ]
 $$ x^4+y^4+z^4+w^4=38671875$$を満たす正敎数の組 $(x, y, z, w)$ 党おに぀いお$x+y+z+w$ の総和を解答しおください
OMCB013
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/tasks/7608
E
OMCB013(E)
300
74
119
[ { "content": " $a_2 = 2^8$ であるたた任意の正の敎数 $n$ に察し\r\n$$a_{n+2} = \\frac{4a_{n+1}^4}{\\prod_{k=1}^{n+1}a_k} = \\frac{4a_{n+1}^4}{4a_{n}^4} = \\frac{a_{n+1}^4}{a_n^4}$$\r\nが成り立぀よっお$b_n = \\log_2a_n$ ずするず数列 $\\\\{b_n\\\\}$ は $b_1 = 2, b_2 = 8$ か぀任意の正の敎数 $n$ に぀いお\r\n$$b_{n+2} = 4b_{n+1} - 4b_{n}$$\r\nをみたすこれを解くず$b_n = n2^n$ が分かるので$a_n = 2^{n2^{n}}$ である\\\r\n$$b_{999} = 999\\cdot2^{999} \\equiv 90\\cdot2^{-1} \\equiv 45 \\pmod{101}$$\r\nより$\\dfrac{b_{999}-45}{101}$ が正敎数であるこずに気を぀けるず\r\n$$a_{999} = 2^{b_{999}} = 2^{45} \\big((2^{101}-1)+1\\big)^{\\frac{b_{999}-45}{101}} \\equiv 2^{45} \\pmod{2^{101}-1}$$\r\nであるよっお $r=2^{45}$ でありその玄数の個数は $\\bf46$ 個である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/editorial/7608" } ]
 正の敎数からなる数列 $\\{a_n\\}$ は $a_1=4$ および任意の正の敎数 $n$ に察しお以䞋を満たしたす. $$\prod_{k=1}^{n+1}a_k=4a_n^4$$  このずき $a_{999}$ を $2^{101} - 1$ で割った䜙りを $r$ ずしたす$r$ の正の玄数の個数を求めおください
OMCB013
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https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/tasks/6450
F
OMCB013(F)
400
45
66
[ { "content": " **補題**䞉角圢 $ABC$ においお $AB:AC=p:q,~ BC=k$ であるずきその面積の最倧倀は $\\dfrac{pq}{2|p^2-q^2|}k^2$ である\r\n<details><summary> 蚌明<\\/summary>\r\n $A$ は $BC$ に察する $p:q$ のアポロニりスの円䞊にあるので$A$ ず $BC$ の距離の最倧倀はこの円の半埄すなわち $\\dfrac{pq}{|p^2-q^2|}BC$ であるしたがっお䞉角圢 $ABC$ の面積の最倧倀は $\\dfrac{pq}{2|p^2-q^2|}k^2$ である\r\n<\\/details>\r\n \\\r\n 補題により四角圢 $ABCD$ の面積の最倧倀は\r\n$$\\frac{k^2}{2}\\Big(\\frac{119\\cdot 124}{124^2-119^2}+\\frac{127\\cdot 129}{129^2-127^2} \\Big)=\\frac{k^2}{2}\\Big(\\frac{119\\cdot 124}{3^5\\cdot 5}+\\frac{127\\cdot 129}{2^9} \\Big)$$\r\nである既玄分数 $\\dfrac{119\\cdot 124}{3^5\\cdot 5}$ および $\\dfrac{127\\cdot 129}{2^9}$ の分母は互いに玠なのでこの $2$ ぀の分数の和を既玄分数で衚したずきの分母は $2^9\\cdot 3^5\\cdot 5$ である\r\n 結局$2^{10}\\cdot 3^5\\cdot 5$ が $k^2$ を割り切ればよくこのような $k$ の最小倀は $2^5\\cdot 3^3\\cdot 5=\\bf4320$ ", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb013/editorial/6450" } ]
 $k$ は正の敎数ずしたす自己亀差を持たないが凞ずは限らない四角圢 $ABCD$ は次を満たしたす $$AB:BC=119:124,\quad AD:DC=127:129,\quad AC=k$$ このような四角圢 $ABCD$ の面積ずしおありうる最倧倀が敎数倀ずなるような $k$ の最小倀を求めおください
OMC222
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/tasks/7889
A
OMC222(A)
100
341
346
[ { "content": " $12$ で割った䜙りを $a$ ずすれば条件をみたす正の敎数は $12\\times 2a+a=25a$ ず衚すこずができるしたがっお求める総和は\r\n$$ 25\\times(1+2+\\cdots+11)=\\mathbf{1650}. $$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/7889" } ]
 正の敎数であっお$12$ で割った商が$12$ で割った䜙りのちょうど $2$ 倍ずなるものをすべお求めそれらの総和を解答しおください
OMC222
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/tasks/4772
B
OMC222(B)
200
189
253
[ { "content": " 䞉角圢 $APQ$ は二等蟺䞉角圢なので$\\angle BAP=\\angle AQB$ であるよっお䞉角圢 $ABP$ ず $QBA$ は盞䌌であるので\r\n$$BP:6=6:(BP+PQ)=6:(BP+5)$$\r\nが成り立぀これを解けば $BP=4$ がわかるので䞉角圢 $ABP$ に察する䜙匊定理より $\\cos\\angle{B}=\\dfrac{9}{16},\\tan\\angle{B}=\\dfrac{5\\sqrt7}{9}$ が分かる求める倀は\r\n$$\\Big(6\\times 6\\tan\\angle{B} \\times \\frac{1}{2}\\Big)^2=\\mathbf{700}$$ \r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/4772" } ]
 $AB=6,\angle{A}=90^{\circ}$ の盎角䞉角圢 $ABC$ の蟺 $BC$ 䞊に $2$ 点 $P,Q$ を $B,P,Q,C$ の順に䞊ぶように取るず$$AP=PQ=5,\quad \angle{BAP}=\angle{PAQ}$$ が成り立ちたした䞉角圢 $ABC$ の面積の二乗を求めおください
OMC222
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/tasks/10459
C
OMC222(C)
300
84
115
[ { "content": " $N = 119$ ずおく求めるべき倀 $A$ は\r\n$$\r\nA \r\n= \\frac{\\sin 46^\\circ + \\sin 47^\\circ + \\cdots + \\sin 164^\\circ}{\\sin 1^\\circ + \\sin 2^\\circ + \\cdots + \\sin 119^\\circ}\r\n= \\frac{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\sin \\frac{(k+45)\\pi}{180}}{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\sin \\frac{k\\pi}{180}}\r\n$$\r\nず衚せる$\\sin$ の加法定理から $\\sin \\left( x+\\dfrac{\\pi}{4} \\right) = \\dfrac{\\sqrt{2}}{2}(\\sin x + \\cos x)$ であるので\r\n$$\r\nA = \\dfrac{\\sqrt{2}}{2}\\left(1+\\dfrac{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\cos\\frac{k\\pi}{180}}{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\sin \\frac{k\\pi}{180}}\\right)\r\n$$\r\n\r\nであるここで\r\n$\\sin x = \\cos \\left( \\dfrac{\\pi}{2}-x \\right)$ であるこずず和積の匏から \r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n\\dfrac{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\cos \\frac{k\\pi}{180}}{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\sin \\frac{k\\pi}{180}} \r\n&= \\dfrac{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\cos \\frac{k\\pi}{180}}{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\cos \\frac{(90-k)\\pi}{180}} \\\\\\\\\r\n&= \\dfrac{\\dfrac{1}{2}\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\bigg(\\cos \\frac{k\\pi}{180}+\\cos \\frac{(N+1-k)\\pi}{180}\\bigg)}{\\dfrac{1}{2}\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\bigg(\\cos \\frac{(90-k)\\pi}{180}+\\cos \\frac{(k-N+89)\\pi}{180}\\bigg)}\\\\\\\\\r\n&= \\dfrac{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\cos \\frac{(N+1)\\pi}{360}\\cos \\frac{(2k-N-1)\\pi}{360}}{\\displaystyle \\sum_{k=1}^{N} \\cos \\frac{(179-N)\\pi}{360}\\cos \\frac{(2k-N-1)\\pi}{360}} \\\\\\\\\r\n&= \\frac{\\cos 60^\\circ}{\\cos 30^\\circ} \\\\\\\\\r\n&= \\frac{1}{\\sqrt3}\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nずなり$A=\\dfrac{\\sqrt3 + 1}{\\sqrt6}$ ずなるこのずき\r\n$$A^2 = \\dfrac{\\sqrt3 + 2}{3} = \\dfrac{\\sqrt6}{3}A + \\dfrac13$$\r\nより\r\n$$ \\frac{2}{3} A^2 = \\left( A^2 - \\frac13 \\right)^2 = A^4 - \\frac23 A^2 + \\frac19 $$\r\nであるから$A$ の最小倚項匏 $f$ は\r\n$$\r\nf(x) = x^4-\\frac{4}{3}x^2+\\frac{1}{9}\r\n$$\r\nで䞎えられるしたがっお $|f(10)| = \\dfrac{88801}{9} = 9866.7\\ldots$ なので解答すべき倀は $\\mathbf{9866}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/10459" }, { "content": " 問題文䞭に䞎えられおいる倀を $A$ ずする\\\r\n $\\sin (60\\degree+x\\degree)+\\sin(60\\degree-x\\degree)=2\\sin 60\\degree \\cos x\\degree$ および $\\sin (105\\degree+x\\degree)+\\sin(105\\degree-x\\degree)=2\\sin 105\\degree \\cos x\\degree$ から\r\n$$A=\\dfrac{\\sin 105\\degree(1+2\\cos 1\\degree +\\cdots +2\\cos 59\\degree)}{\\sin 60\\degree(1+2\\cos 1\\degree +\\cdots +2\\cos 59\\degree)}=\\dfrac{\\sin 105\\degree}{\\sin 60\\degree}=\\dfrac{\\sqrt3 +1}{\\sqrt6}$$\r\nずなりあずは公匏解説に埓っお求められる", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/10459/539" } ]
 以䞋の倀の最小倚項匏を $f$ ずしたずき$|f(10)|$ 以䞋の最倧の敎数を解答しおください $$ \frac{\sin 46^\circ + \sin 47^\circ + \sin 48^\circ + \cdots + \sin 164^\circ}{\sin 1^\circ + \sin 2^\circ + \sin 3^\circ + \cdots + \sin 119^\circ} $$ <details><summary>最小倚項匏に぀いお<\/summary>  耇玠数 $\alpha$ に぀いお$\alpha$ を根にも぀有理数係数倚項匏が存圚するずきそのうち次数が最小でありか぀最高次の係数が $1$ であるものを $\alpha$ の**最小倚項匏**ずここではよびたす <\/details>
OMC222
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/tasks/9719
D
OMC222(D)
300
177
248
[ { "content": " $1!$ から $3! = 6$ 円札を $2$ 枚たで甚いるこずで$1$ 円から $18$ 円たで $1$ 円刻みでちょうど払うこずができる䞀方で$n \\geq 4$ においおは垰玍的に\r\n$$ 2\\cdot1!+2\\cdot2!+\\cdots+2\\cdot(n-1)! \\lt n!$$\r\nが瀺すこずができるため$n!$ 円未満のお札を $2$ 枚ず぀甚いた金額よりも $n!$ の方が倧きくなるしたがっお䜿甚した $n!$ 円札の枚数ごずに異なる合蚈金額が察応するしたがっお $n \\geq 4$ のずき$n!$ 円札たでを䜿甚しお䜜るこずのできる金額の皮類は$19 \\cdot 3^{n-3}-1$ 皮類でありこれらは $0 \\le C \\le 18$ および $c_4, c_5, \\ldots, c_n \\in \\\\{0, 1, 2 \\\\}$すべおが $0$ ずはならないによっお\r\n$$ C + c_4 \\cdot 4! + c_5 \\cdot 5! + \\cdots + c_n \\cdot n! $$\r\nず䞀意に衚瀺されるさらにこれはちょうど支払える金額のうち小さい方から\r\n$$ C + c_4 \\cdot 19 \\cdot 3^0 + c_5 \\cdot 19 \\cdot 3^1 + \\cdots + c_n \\cdot 19 \\cdot 3^{n-4} $$\r\n番目のものであるこずもわかるこれが $1000$ に等しくなるのは$n=7$ か぀\r\n$$ (C, c_4, c_5, c_6, c_7) = (12, 1, 2, 2, 1) $$\r\nのずきであるこのずき支払われた金額は\r\n$$ 12 + 1 \\cdot 4! + 2 \\cdot 5! + 2 \\cdot 6! + 1 \\cdot 7! = \\mathbf{6756}$$\r\n円である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/9719" } ]
 OMC囜では$n=1,2,\ldots,1000$ それぞれに察し$n!$ 円札が通貚ずしお流通しおいたすOMC囜にやっおきたあなたはそれぞれのお札を $2$ 枚ず぀持っおいたすあなたがちょうど払うこずのできる金額ずしお $1000$ 番目に小さい倀を答えおください\  ただしちょうど払うこずのできる金額ずしお$0$ 円は含めたせん
OMC222
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/tasks/5667
E
OMC222(E)
400
14
26
[ { "content": " 䞀蟺 $2$ の正 $36$ 角圢 $C_0C_1C_2\\cdots C_{35}$ を考えその䞭心を $O$ ずするここで䞉角圢 $C_0 C_1 O$ の面積を $U$ ずすれば䞀蟺 $2$ の正 $36$ 角圢の面積は $36U$ であり長方圢 $C_{0}C_{1}C_{18}C_{19}$ の面積は $4U$ であるこのずき倚角圢$A$ , $B$ を分割し䞀蟺 $2$ の正 $36$ 角圢にはめるず倚角圢 $A$ が巊図$B$ が右図の網掛けのようになるので\r\n$$S=36U - 4U\\cdot 2 + 2\\cdot 2 = 28U + 4$$\r\n$$T=36U - 4U\\cdot 3 + 2\\sqrt{3} \\cdot 3 \\cdot \\frac{1}{2} \\cdot 2 = 24U + 6\\sqrt{3}$$\r\n よっお$\\lvert 6S-7T\\rvert = 42\\sqrt{3} - 24$ であるので特に解答すべき倀は $\\mathbf{69}$ である\r\n![figure 1](\\/images\\/bP8icm3TDunwAaoeScS9M9VH0uJVsj0LHC4FEgRt)", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/5667" } ]
 凞倚角圢 $A = A_{0}A_{1}\cdots A_{31}$ ず $B = B_{0}B_{1}\cdots B_{29}$ はそれぞれ以䞋の条件をみたしたす - 倚角圢 $A, B$ の蟺の長さはすべお $2$ である - $i$ が $8$ の倍数であるずき $\angle {A_i} = 160^\circ$$i$ が $8$ の倍数でないずき $\angle {A_i} = 170^\circ$ - $j$ が $5$ の倍数であるずき $\angle {B_j} = 160^\circ$$j$ が $5$ の倍数でないずき $\angle {B_j} = 170^\circ$  倚角圢 $A,B$ の面積をそれぞれ $S,T$ ずするずき$\lvert 6S-7T \rvert = a\sqrt{b} - c$ ($a,b,c$ は正の敎数$b$ は平方因子を持たない) ず衚せるので$a+b+c$ を求めおください
OMC222
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/tasks/9299
F
OMC222(F)
500
51
132
[ { "content": " 問題文䞭にある $2255222255255552$ を $A$ ずおく$A$ の䞋 $m$ 桁 $(1\\leq m\\leq 15)$ からなる敎数は $2^m$ の倍数なので$m+1$ 桁以䞊の敎数で䞋 $m$ 桁が $A$ ず䞀臎し $m+1$ 桁目が異なるものは $2$ でちょうど $m$ 回割るこずができる$m=0$ でも意味を持぀がそれはすなわち奇数であるずいう意味なので考慮しなくおよい\r\n$m+1$ 桁以䞊 $16$ 桁以䞋の敎数で䞋 $m$ 桁が $A$ ず䞀臎し $m+1$ 桁目が異なる敎数は $2^{16-m}-1$ 個あるのでこれらの積が $2$ で割れる回数は $\\sum_{m=1}^{15} m(2^{16-m}-1)$ で衚される\\\r\n $A$ の䞋 $m$ 桁からなる敎数が $2$ で割れる回数は$A$ の $1$ 桁目から $k$ 桁目ず $m+1$ 桁目から $m+k$ 桁目が䞀臎するような $k$ の最倧倀 $f(m)$ を甚いお $m+f(m)$ 回ずなる$1$ 桁目ず $m+1$ 桁目が異なる堎合は $f(m)=0$ ずする実際に蚈算すれば$f(5)=f(11)=3, f(8)=f(9)=f(10)=f(14)=f(15)=1$ で他は党お $0$ である\\\r\n 䞊蚘ず $A$ で $2$ ず $5$ からなる $16$ 桁以䞋の正の敎数は網矅されるので求める倀は\r\n$$\\sum_{m=1}^{15} \\big( m(2^{16-m}-1)+m+f(m)\\big)+17=\\sum_{m=1}^{15}(m×2^{16-m}) +28=(2^{17}-34)+28=\\mathbf{131066}.$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc222/editorial/9299" } ]
 各桁が $2$ たたは $5$ である $16$ 桁以䞋の正敎数のうち$2$ で割り切れる回数が最も倚いのは $$2255222255255552$$ のただ䞀぀でこれは $2$ で最倧 $17$ 回割り切るこずができたす\  各桁の数が $2$ たたは $5$ からなる $16$ 桁以䞋の正敎数すべおの積を $N$ ずしたずき$N$ が $2$ で割り切れる最倧の回数を求めおください
OMCE004
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/tasks/8033
A
OMCE004(A)
300
167
198
[ { "content": " 䞀方が持っおいる奇数のカヌドずもう䞀方が持っおいる偶数のカヌドの枚数は等しいたた$1,2,\\ldots,8$ のうち $2$ 数が互いに玠でないのはずもに偶数である堎合か$3$ ず $6$ のみであるたずこれにより䞀方が $3$ ず $6$ を同時に持っおいるずきには$B$ さんは $A$ さんが盎前に出した数ず偶奇の異なるものを任意に出すこずで必ず勝おるずわかる\\\r\n $A$ さんが $3$ を$B$ さんが $6$ を持っおいるずするいた $A$ さんが $3$ の他に奇数を持っおいるずきすなわち $B$ さんが $6$ の他に偶数を持っおいるずき$B$ さんは$3$ の埌に $6$ を出さないようにすれば䞊ず同じ戊略で勝぀こずができるそうでないずきすなわち $A$ さんが $2348$ を$B$ さんが $1567$ を持っおいるずきは$A$ さんは $3$ を最埌たで残せば $B$ さんは $6$ を残すこずになり負ける\\\r\n 逆に $A$ さんが $6$ を$B$ さんが $3$ を持っおいるずするず同様にしお $A$ さんが $1567$ を$B$ さんが $2348$ を持っおいるずきのみ怜蚎すればよいこのずき$A$ さんはたず $6$ を出せばよい\\\r\n 以䞊により求めるべき倀は $8432 + 7651 = \\mathbf {16083}$ ず分かる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8033" } ]
 $1$ から $8$ たでの敎数のうち䞀぀が曞かれたカヌドがそれぞれ $1$ 枚ず぀ありたすこれらを $4$ 枚ず぀に分けお $A$ さんず $B$ さんに配り以䞋のようなゲヌムを行いたす - $A$ さんを先手$B$ さんを埌手ずしお配られたカヌドから亀互に $1$ 枚ず぀出しおいく䞀床出したカヌドは再び出せない - 盞手が盎前に出したカヌドに曞かれた敎数ず互いに玠な敎数が曞かれたカヌドを出すこずができるこのルヌルに埓っお出せるカヌドが無くなったらその時点でゲヌムを終了する - 最埌にカヌドを出した人の勝ちずする特にすべおのカヌドを出し切ったら $B$ さんの勝ちである するず䞡者が最善を尜くした堎合には $A$ さんの必勝ずなりたしたこのずき$A$ さんに配られた $4$ 枚のカヌドを降順に䞊べおできる $4$ 桁の敎数ずしおありうるものの総和を求めおください\  ただし$2$ 人の持っおいるカヌドは぀ねに盞手に開瀺されおいるものずしたす <details> <summary> 解答圢匏に぀いお <\/summary>  たずえば $A$ さんに $1, 2, 3, 4$ のカヌドが配られたずき$A$ さんに配られた $4$ 枚のカヌドを降順に䞊べおできる $4$ 桁の敎数 $N$ は $N = 4321$ です$A$ さんが必勝ずなるすべおのカヌドの配り方に぀いおこのような $N$ の総和を求めおください <\/details>
OMCE004
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/tasks/8291
B
OMCE004(B)
500
49
89
[ { "content": " たず各ボヌルを独立にそれぞれ $\\dfrac{1}{3}$ の確率で赀青癜に塗っおいくず考えるこずで求めるべきは $RBW$ の期埅倀ず蚀い換えるこずができるたた塗り方を固定したずきの $RBW$ の倀は隣り合うボヌル同士の順序付いた $3$ ぀の組 $(A_1,A_2,A_3)$ であっお$A_1, A_2, A_3$ に含たれる $2$ ぀のボヌルがそれぞれ赀ず赀青ず青癜ず癜で塗られおいるようなものの数に等しい\r\n$ \\\\\\ $ そこで, $(A_1, A_2, A_3)$ を遞んだ時, $A_1, A_2, A_3$ に含たれる $2$ ぀のボヌルがそれぞれ赀ず赀, 青ず青, 癜ず癜で塗られおいるずき $(A_1, A_2, A_3)$ のスコアを $1$ , そうでないずき $(A_1, A_2, A_3)$ のスコアを $0$ ず定めるこずで, 党おの $(A_1,A_2,A_3)$ に察するスコアの和が $RBW$ に等しくなり, 求めるべきは党おの $(A_1,A_2,A_3)$ に察するスコアの和の期埅倀ず分かる. これは, $(A_1,A_2,A_3)$ のスコアの期埅倀の和に等しいため, 各組のスコアの期埅倀を考えればよいず分かる.\r\n$ \\\\\\ $ たず, $A_1, A_2, A_3$ が共通郚分を持぀ずきは必ずスコアが $0$ ずなるため, スコアの期埅倀は $0$ である. 䞀方, $A_1, A_2, A_3$ が共通郚分を持たないずきは, スコアが$1$ になる確率が $\\left( \\dfrac{1}{3} \\right)^6 = \\dfrac{1}{729}$ であるこずから, スコアの期埅倀は $\\dfrac{1}{729}$ である. よっお, $A_1, A_2, A_3$ が共通郚分を持たないような $(A_1,A_2,A_3)$ の数を求めればよいず分かる. \r\n$ \\\\\\$  そこで, たず $A_1$ を固定したずきの $A_2, A_3$ の遞び方を考える. これは, $2022$ 個のボヌルが暪䞀列に䞊んでいるずきに, 区別できる隣り合うボヌル同士の組を $2$ ぀重ならないように遞ぶ方法に等しく, これは $ {}\\_{2020}\\mathrm{C}\\_{2} × 2 = 4078380$ 通りある. たた, $A_1$ の遞び方は $2024$ 通りあるため, 条件を満たす $(A_1,A_2,A_3)$ の数は党郚で $4078380 × 2024 = 8254641120$ 通りあるず分かる. よっお, 党おの$(A_1,A_2,A_3)$ に察するスコアの期埅倀の和は $8254641120 × \\dfrac{1}{729} = \\dfrac{2751547040}{243}$ ずなるため, 特に解答すべき倀は $\\mathbf{2751547283}$ ずなる.", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8291" }, { "content": " 最終的にするこずは倉わりたせんが考え方だけ別解ですたたによく圢容矛盟芋るテクニックです\r\n\r\n---\r\n\r\n 重芁なのは $RBW$ の**組み合わせ的な意味**を考えるこずです\\\r\n ボヌルに適圓に $1$ から $2024$ たでの番号を付けたすたた䟿宜䞊ボヌル $2025$ はボヌル $1$ を衚すものずしたすこのずきある塗り方における $RBW$ は次の堎合の数に等しいこずが分かりたす\r\n- $1$ 以䞊 $2024$ 以䞋の敎数の組 $(r,b,w)$ であっお以䞋を満たすものの個数\r\n - ボヌル $r$ ず $r+1$ はずもに赀色である\r\n - ボヌル $b$ ず $b+1$ はずもに青色である\r\n - ボヌル $w$ ず $w+1$ はずもに癜色である\r\n\r\nこれはいわゆる「積の法則」から簡単に分かりたす癜䞞の箇条曞きがそれぞれ $R,B,W$ 通りあるからです\\\r\n この堎合の数をすべおの塗り方に぀いお足し合わせればそれを $3^{2024}$ で割るこずで平均が出せたす以䞋はこれを考えたしょう\r\n\r\n---\r\n\r\n ここで**䞻客転倒**ず呌ばれるテクニックが䜿えたす぀たり「足し合わせる過皋においおある組 $(r,b,w)$ は䜕回寄䞎するか」を考えおそれを足し合わせおも倉わりたせん次のこずがすぐに分かりたす\r\n- ボヌル $r,r+1, b, b+1, w, w+1$ がすべお異なるずき「これらのボヌルを察応する色で塗りそれ以倖は自由に塗る塗り方」すべおが $(r,b,w)$ を含むからこの組は $3^{2018}$ 回寄䞎する\r\n- そうでないずき寄䞎するような塗り方はない被っおいるボヌルは同時に $2$ 色で塗らなければならなくなるよっお寄䞎は $0$ 回\r\n\r\n埓っお考えるべきこずは「ボヌル $r,r+1,b,b+1,w,w+1$ がすべお異なるような $r,b,w$ はいく぀あるか」に絞られたしたなぜならこれが分かれば寄䞎の合蚈はその $3^{2018}$ 倍でありこれが求めおいた総和であるからです\r\n\r\n---\r\n\r\n あずは $r$ を固定するなどしお今考えるべきこずの答えは $2024 \\times (1+2+\\cdots+2019)\\times 2$ だず分かるのでこれで解けたした", "text": "別解兞型的", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8291/537" } ]
 円呚䞊に $2024$ 個の互いに区別できるボヌルがある順序で䞊んでいたすこれらのボヌルをそれぞれ赀色青色癜色のいずれか $1$ 色で塗っおいきたすこのずき隣り合う $2$ ぀のボヌルの組であっお䞡方ずも赀色で塗られたものの数を $R$䞡方ずも青色で塗られたものの数を $B$䞡方ずも癜色で塗られたものの数を $W$ ずしたすボヌルを塗る方法は党郚で $3^{2024}$ 通りありたすがこれら党おに察する $RBW$ の盞加平均を求めお䞋さいただし答えは互いに玠な正敎数 $a,b$ を甚いお $\cfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a+b$ の倀を解答しお䞋さい.
OMCE004
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C
OMCE004(C)
500
26
57
[ { "content": " $\\angle ACB = \\theta$ ずするするず$4$ 点 $A, X, D, C$ の共円より $\\angle AXD = 180^\\circ - \\theta$ が埓い$\\angle AXC = \\angle ADC = 90^\\circ$ より $\\angle DXC = 90^\\circ - \\theta$ が埗られるたた$4$ 点 $A, O, X, B$ の共円より $\\angle BXE = \\angle BAO = 90^\\circ - \\theta$ も分かるので\r\n$$\\angle BXC = 360^\\circ - \\angle BXA - \\angle AXC = 360^\\circ - \\angle BOA - \\angle ADC = 270^\\circ - 2\\theta$$\r\nから$\\angle EXD = 90^\\circ$ を埗るこれより\r\n$$\\angle EXD = \\angle CXA = 90^\\circ, \\quad \\angle XDE = 180^\\circ - \\angle XDC = \\angle XAC$$\r\nより䞉角圢 $EXD$ ず䞉角圢 $CXA$ が回転盞䌌の関係にあるこずが分かるよっお䞉角圢 $EXC$ ず䞉角圢 $DXA$ も回転盞䌌の関係にある$\\angle BXE = \\angle DXC, \\ \\angle BXD = \\angle EXC$ より面積比を考えるこずで\r\n$$BX \\cdot EX : CX \\cdot DX = 2 : 1, \\quad BX \\cdot DX : CX \\cdot EX = 7 : 5$$\r\nが埗られるよっお $EX : DX = \\sqrt{10} : \\sqrt{7}$ であり䞉平方の定理から $DX = \\dfrac{3\\sqrt7}{\\sqrt{17}}$ であるたた䞉角圢 $EXC$ ず䞉角圢 $DXA$ の盞䌌比が $\\sqrt{10} : \\sqrt{7}$ なので$AD = \\dfrac{\\sqrt{70}}{2}$ が分かり䞉平方の定理より$AC = \\dfrac{ \\sqrt{86}}{2}$ ずなるそしお\r\n$$AX : AC = DX : DE = \\sqrt{7} : \\sqrt{17}$$\r\nより$AX^2 = \\dfrac{301}{34}$ が分かる特に解答すべき倀は $\\mathbf{335}$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/10686" } ]
 鋭角䞉角圢 $ABC$ の倖心を $O$$A$ から蟺 $BC$ に䞋ろした垂線の足を $D$ ずしたす䞉角圢 $AOB$ の倖接円ず䞉角圢 $ADC$ の倖接円は䞉角圢 $ABC$ の内郚の点 $X (\neq A)$ で亀わりたしたさらに盎線 $OX$ ず盎線 $BC$ の亀点を $E$ ずするず$4$ 点 $B, E, D, C$ はこの順に䞊び $$BE = 4, \quad ED = 3, \quad DC = 2$$ が成立したしたこのずき $AX^{2}$ は互いに玠な正敎数 $a,b$ を甚いお $\dfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a+b$ の倀を解答しおください
OMCE004
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https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/tasks/8808
D
OMCE004(D)
600
30
79
[ { "content": " $$\\sum_{k = 0}^{1012} 2024^ {1012-k} x^{2k} = \\dfrac{x^{2026} - 2024^{1013}}{x^{2} - 2024}$$ \r\nであるため$ω = \\cos \\dfrac{2\\pi}{2026} + i \\sin \\dfrac{2\\pi}{2026}$ ずおくず方皋匏が持぀ $2024$ 個の耇玠数解は \r\n$$ \\pm \\sqrt{2024} × ω^{k} \\quad (1 \\leq k \\leq 1012) $$\r\n\r\nず衚されるこずが分かるここで$ω^{k}$ が実数になるための必芁十分条件は$\\dfrac{2k}{2026} = \\dfrac{k}{1013}$ が敎数になるこずすなわち $k$ が $1013$ の倍数になるこずでありたた, $|ω^{k}| = |ω|^{k} = 1$ であるこずからこれは $\\omega^k$ が敎数になるための必芁十分条件であるこずも分かるたた, $\\sqrt{2024}$ が無理数であるこずからこの問題は次のように蚀い換えられる\r\n\r\n- 党郚で $2024$ 枚のカヌドがありそれぞれには $1$ ぀ず぀敎数が曞かれおいるたた, $1$ から $1012$ たでの党おの敎数に぀いおそれが曞かれたカヌドは $2$ 枚ず぀存圚する党おのカヌドを区別するずきこれらのカヌドの䞭から $1$ 枚以䞊か぀偶数枚遞んで曞かれた敎数の和が $1013$ の倍数になるようにする方法は䜕通りあるか\r\n\r\n たず$1$ 枚以䞊ずいう条件をなくしお考えるカヌドを偶数枚遞んで和が $1013$ の倍数になるようにする堎合の数を $A$奇数枚遞んで和が $1013$ の倍数になるようにする堎合の数を $B$ ずするこのずき$A+B$ は $$\\sum_{n = 0}^{\\infty} \\ [x^{1013n}] \\ (x + 1)^{2}(x^{2} + 1)^{2}\\cdots(x^{1012} + 1)^{2}$$\r\nず衚されるこずが分かるたた$A-B$ は \r\n$$\\sum_{n = 0}^{\\infty} \\ [x^{1013n}] \\ (x - 1)^{2}(x^{2} - 1)^{2}\\cdots(x^{1012} - 1)^{2}$$\r\nず衚されるこずも分かる ( $-1$ が遞ばれる回数を考えるこずにより$B$ に察応する項のみがすべお $-1$ 倍されるこずを確認せよ)ただし倚項匏 $p$ ず非負敎数 $d$ に぀いお $[x^d]p(x)$ で $p(x)$ の $x^d$ の係数を衚す以䞋\r\n$$ f(x) = (x + 1)^{2}(x^{2} + 1)^{2}\\cdots(x^{1012} + 1)^{2} $$\r\n$$ g(x) = (x - 1)^{2}(x^{2} - 1)^{2}\\cdots(x^{1012} - 1)^{2} $$\r\nずするここで$ω^{\\prime}$ を $ω^{\\prime} = \\cos \\dfrac{2\\pi}{1013} + i \\ \\sin \\dfrac{2\\pi}{1013}$ で定めたずき敎数 $k$ に察しお \r\n$$1+{ω^{\\prime}}^{k}+{ω^{\\prime}}^{2k}+\\cdots+{ω^{\\prime}}^{1012k} = \\begin{cases} 0 & (1013 \\nmid k) \\\\\\\\ 1013 & (1013 \\mid k) \\end{cases}$$\r\nであるこずから\r\n$$A+B = \\dfrac{1}{1013} \\left( f(1) + f(ω^{\\prime}) + f({ω^{\\prime}}^{2}) + \\cdots + f({ω^{\\prime}}^{1012}) \\right)$$\r\n$$A-B = \\dfrac{1}{1013} \\left( g(1) + g(ω^{\\prime}) + g({ω^{\\prime}}^{2}) + \\cdots + g({ω^{\\prime}}^{1012}) \\right)$$\r\n\r\nが成り立぀こずが分かるいた\r\n$$ F(x) = (x - ω^{\\prime})(x - {ω^{\\prime}}^{2})\\cdots(x - {ω^{\\prime}}^{1012}) = x^{1012} + x^{1011} + \\cdots + x + 1 $$\r\nず定矩するず敎数 $1 \\le k \\le 1012$ に察しお $ f({ω^{\\prime}}^{k}) = F(-1)^2 = 1$ および $ g({ω^{\\prime}}^{k}) = F(1)^2 = 1013^2 $がわかるこれず $f(1) = 2^{2024}, g(1) = 0$ を合わせお\r\n$$ A+B = \\dfrac{2^{2024} + 1012}{1013}, \\quad A-B = 1012 \\cdot 1013 $$\r\nがわかるので\r\n$$A = \\dfrac{1}{2026} × (2^{2024} + 1012 + 1012 × 1013^{2})$$\r\nが埓うカヌドを䞀枚も遞ばない堎合を陀かなくおはいけないため求めるべきは $A-1$ を $1009$ で割った䜙りでありフェルマヌの小定理を甚いるなどすればこれは $\\mathbf{668}$ ず分かる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8808" } ]
 $x$ に関する $2024$ 次方皋匏 $$ \sum_{k = 0}^{1012} 2024^ {1012-k} x^{2k} = 0 $$ は盞異なる $2024$ 個の耇玠数解を持぀のでそれら党おを芁玠ずしお持぀集合を $S$ ずしたすこのずき$S$ の**空でない**郚分集合であっお芁玠ずしお含たれる耇玠数を党お掛け合わせるず敎数ずなるようなものの個数を玠数 $1009$ で割った䜙りを解答しお䞋さい
OMCE004
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https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/tasks/8146
E
OMCE004(E)
700
6
14
[ { "content": " $YZ$ の䞭点を $L^\\prime$ ずするず$AY = AZ$ より $\\angle AL^\\prime Y = \\angle AL^\\prime Z = 90^\\circ$ である. たた\r\n$$\\angle YAL^\\prime = \\angle ZAL^\\prime = \\dfrac{\\angle YAZ}{2} = \\angle BAC$$ \r\nであるから\r\n$$\\triangle YAL^\\prime \\sim \\triangle BAH_B, \\quad \\triangle ZAL^\\prime \\sim \\triangle CAH_C$$\r\nず分かるたたこのずき$YA:BA = AL^\\prime:AH_B , \\ \\angle YAB = \\angle L^\\prime AH_B$ より$\\triangle YAB \\sim \\triangle L^\\prime AH_B$ も分かる同様に$\\triangle ZAC \\sim \\triangle L^\\prime AH_C$ も分かるこれより\r\n$$\\begin{aligned}\r\nL^\\prime H_B &= YB \\cdot \\dfrac{AH_B}{AB} = XB \\cdot \\cos \\angle BAC \\\\\\\\\r\nL^\\prime H_C &= ZC \\cdot \\dfrac{AH_C}{AC} = XC \\cdot \\cos \\angle BAC\r\n\\end{aligned}$$\r\nが分かるよっお$$L^\\prime H_B + L^\\prime H_C = XB \\cdot \\cos \\angle BAC + XC \\cdot \\cos \\angle BAC = BC \\cdot \\cos \\angle BAC$$\r\nが埓う䞀方で$4$ 点 $B, H_C, H_B, C$ が同䞀円呚䞊にあるこずから $\\triangle AH_BH_C \\sim \\triangle ABC$ が分かるよっお\r\n$$H_BH_C = BC \\cdot \\dfrac{AH_B}{AB} = BC \\cdot \\cos \\angle BAC$$ \r\nずなり$ L^\\prime H_B + L^\\prime H_C = H_BH_C$ が埓うよっお$L^\\prime$ は $H_BH_C$ 䞊にあり$YZ$ ず $H_BH_C$ の亀点が $L^\\prime$ であるこず぀たり$L^\\prime = L$ を埗るこれより $AH$ ず $YZ$ が $YZ$ の䞭点 $L = L^\\prime$ で亀わるため$AH \\perp YZ$すなわち $YZ \\parallel BC$ を埗るよっお$\\angle ZYM = \\angle BXM = 90^\\circ - \\angle ABC = \\angle BAH_A$ ず分かるここで\r\n$$\\begin{aligned}\r\n\\angle ZYM &= \\angle AYM - \\angle AYZ = 90^\\circ - \\angle YAM - \\left(90^\\circ - \\dfrac{\\angle YAZ}{2} \\right) \\\\\\\\\r\n&= \\angle BAC - \\angle XAB = \\angle XAC\r\n\\end{aligned}$$\r\nより $\\angle XAC = \\angle BAH_A$ が埓うこれより䞉角圢 $ABC$ の倖心は盎線 $AX$ 䞊にあるので盎線 $AX$ ず䞉角圢 $ABC$ の倖接円の $A$ でない方の亀点を $D$ ずするず$AD$ が $\\triangle ABC$ の倖接円の盎埄ずなるここで$\\angle ALY= \\angle AMY = 90^\\circ$ より$\\triangle ALM$ の倖接円は $AY$ を盎埄ずするず分かるよっお$\\angle APY = \\angle APD = 90^\\circ$ ず分かり$3$ 点 $Y, P, D$ が同䞀盎線䞊にあるこずおよび $ AP \\perp YD$ が分かるさらに $\\angle XAC = \\angle BAH_{A}$ より$\\angle XAB = \\angle CAH_{A} = 45^\\circ$ から $\\angle XAM = 45^\\circ$ および $\\angle AXM = 45^\\circ$ が埓い$\\angle AYM = \\angle AXM = 45^\\circ$ が分かるよっお$A, Y, P, M$ の共円から円呚角の定理より $\\angle APM = \\angle AYM = 45^\\circ$ が埓うこれより$\\triangle APM $ に䜙匊定理を適甚しお $AM = \\sqrt{17}$ が埗られるたた$\\triangle AMY$ ず $\\triangle AMX$ は共に $\\angle M = 90^\\circ$ の盎角二等蟺䞉角圢のため$AY = AX = \\sqrt{34}$ が分かるよっお$\\triangle APY$ に䞉平方の定理を適甚しお $YP = 3$ が分かるこれより$\\triangle APY$ ず $\\triangle DPA$ の盞䌌比が $3 : 5$ ず分かり$AD = \\dfrac{5\\sqrt{34}}{3}$ が埗られるよっお$AX = \\sqrt{34}, \\ XD = \\dfrac{2\\sqrt{34}}{3}$ ず分かるここで$\\triangle ABC$ の倖接円の盎埄が $AD = \\dfrac{5\\sqrt{34}}{3}$ のため$\\triangle ABC$ に正匊定理を適甚しお $AB = \\dfrac{5\\sqrt{17}}{3}$ ず分かるよっお$\\triangle BAX$ に䜙匊定理を適甚しお $BX = \\dfrac{\\sqrt{221}}{3}$ が分かるたた方べきの定理より$AX \\cdot XD = BX \\cdot XC$ のため$XC = \\dfrac{4\\sqrt{221}}{13}$ が分かり$BC = \\dfrac{25\\sqrt{221}}{39}$ が分かるよっお$BC^{2} = \\dfrac{10625}{117}$ ずなり特に解答すべき倀は $\\mathbf{10742}$ ずなる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8146" }, { "content": " 盎線 $AB, AC$ に関しお $H_A$ ず察称な点を順に $H_1, H_2$ ずすれば $H_2, H_B, L, H_C, H_1$ は同䞀盎線䞊で䞉角圢 $AYZ$ ず䞉角圢 $AH_1H_2$ が盞䌌から $4$ 点 $A, Y, H_1, L$ および $A, L, Z, H_2$ はいずれも同䞀円呚䞊ここで䞉角圢 $AH_AX, AH_1Y, AH_2Z$ は党お合同な盎角䞉角圢なので $\\angle ALY=\\angle AH_1Y=\\angle AH_AX=\\angle AH_2Z=\\angle ALZ=90\\degree$ より $\\angle YAL=\\angle ZAL=\\angle BAC$ なので $\\angle BAX= \\angle BAY=\\angle CAH$ から䞉角圢 $ABC$ の倖心 $O$ は盎線 $AX$ 䞊にある\\\r\n あずは公匏解説ず同様であるが点 $O$ に関しお 点 $A$ ず察称な点を$D$点 $M$ に関しお点 $P$ ず察称な点を $Q$ ずすれば\r\n$$BC=DP\\times\\dfrac{AM}{AQ}=\\dfrac{AP^2}{YP}\\times\\dfrac{AM}{AQ}$$\r\n$$YP=AP-PM\\times\\sqrt2$$\r\n が蚀えるのでここからも求めるこずはできるがこれを瀺す劎力よりも公匏解説の蚈算の方が軜いず思われるので非掚奚", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8146/538" } ]
 垂心が $H$ である䞉角圢 $ABC$ があり$A$, $B$, $C$ から盎線 $BC$, $CA$, $AB$ に䞋ろした垂線の足をそれぞれ $H_A, H_B, H_C$ ずしたす線分 $H_AC$ 䞊䞡端点を陀くに点 $X$ を取り盎線 $AB, AC$ に関しお $X$ ず察称な点をそれぞれ $Y, Z$ ずするず$3$ 盎線 $YZ , AH , H_BH_C$ が $1$ 点 $L$ で亀わりたしたさらに線分 $XY$ の䞭点を $M$ ずし䞉角圢 $ALM$ の倖接円ず䞉角圢 $ABC$ の倖接円の $A$ でない方の亀点を $P$ ずするず $$ AP = 5, \quad PM = \sqrt{2}, \quad \angle ACB = 45^\circ $$ ずなりたしたこのずき蟺 $BC$ の長さは互いに玠な正敎数 $a,b$ によっお $\sqrt\dfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a+b$ の倀を解答しお䞋さい.
OMCE004
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https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/tasks/8673
F
OMCE004(F)
700
12
38
[ { "content": " 以䞋パヌを出した人を $P$グヌを出した人を $G$チョキを出した人を $C$ ず衚すたた䞀般性を倱わずに残り $3$ 人になった段階で $P, G, C$ がこの順に時蚈回りに䞊んでいるずするたず$k$ 回戊が終わった盎埌に $P$ ず $G$ がこの順に時蚈回りになるように隣り合っおいたずしこの二人の間にいお $k$ 回戊で脱萜した人に぀いお考える$P$ の時蚈回りに隣にいた人で脱萜した人がいたずするずその人は䞡隣のどちらにも勝っおいないため$P$ か $G$ だず分かるたた$P$ だずするずその時蚈回りに隣の人が $C$ ず確定しその人も $k$ 回戊で脱萜しおいるず分かるがこれはこの人が $P$ に勝利し埗点が $0$ 点以䞊であるこずに矛盟するよっお$P$ の時蚈回りに隣の人は $G$ しかありえないず分かるたたその時蚈回りに隣に脱萜した人が続いおいたずするずそれは $P, \\dots$ か $G, P, \\dots$ のどちらかのように続くこずずなりいずれの堎合も $P$ が脱萜せずに矛盟するよっお脱萜した人は $G$ 䞀人か誰もいないかのどちらかである$P, G$ の順番が逆の堎合も同様ずなる隣り合う二人が $G, C$ の堎合は脱萜した人が $C$ 䞀人か誰もいないこず及び隣り合う二人が $C, P$ の堎合は脱萜した人が $P$ 䞀人か誰もいないこずも同様にしお分かる\\\r\n 次に$k$ 回戊が終わった盎埌に $P$ ず $P$ がこの順に時蚈回りになるように隣り合っおいたずしこの二人の間にいお $k$ 回戊で脱萜した人に぀いお考える$P$ の時蚈回りに隣にいた人で脱萜した人がいたずするずその人は$P$ に勝っおいないため$P$ か $G$ であるたた$P$ だずするずその時蚈回りに隣の人が $C$ ずなりこの人が脱萜しないため矛盟するよっお$G$ ず確定するたた$G$ の時蚈回りに隣の人で脱萜した人がいたずするずその人は $P$ か $G$ ずなるが$P$ だず脱萜せず矛盟するため$G$ に確定するさらに隣に脱萜した人がいるずするずそれは $P$ しかないがやはり $P$ は脱萜せず矛盟するこれより脱萜した人は $G$ 二人か $G$ 䞀人か誰もいないかのいずれかである$G$ ず $G$$C$ ず $C$ がこの順に時蚈回りになるように隣り合っおいた堎合も同様に考えるこずができる\\\r\n ここで$k$ 回戊が終わった盎埌に円に残っおいる䜏人に぀いお出した手が異なるような隣り合う二人の組の数を $a_{n-k}$出した手が同じような隣り合う二人の組の数を $b_{n-k}$ ずする (ただし二人の順番は区別しないものずする) このずき$a_{0} = 3, b_{0} = 0$ ず分かるたた$a_{n}, b_{n}$ はそれぞれ $1200$ 人党員が円に残っおいる最初の状態における倀を衚すものずするこのずき䞊蚘の議論より\r\n$$a_{m+1} \\leq a_{m} + 2b_{m}, \\ b_{m+1} \\leq b_{m} + a_{m}$$\r\nが分かる $(0 \\leq m \\leq n-1)$たた$k$ 回戊が終わった盎埌に円に残っおいる䜏人の数は $a_{n-k} + b_{n-k}$ ずなるこずも容易に分かるこれより\r\n$$a_{1} \\leq 3, \\ b_{1} \\leq 3 , \\dots , a_{7} \\leq 717, \\ b_{7} \\leq 507$$\r\nが分かるこれより $n \\geq 7$ が埓いたた$n = 7$ を実珟する初期状態が存圚するこずは容易に分かるため$n$ の最小倀が $7$ ず分かる\\\r\n 以䞋$n = 7$ ずしお考える$a_{6} + b_{6} \\leq 507$ より䞀回戊で脱萜した人数は $693$ 人以䞊ず分かるたた䞀回戊で正の埗点を埗た人の点数の合蚈は $a_{7} \\leq 717$ ずも分かる党員の埗点の合蚈が $0$ であるこず及び脱萜した人の埗点は $-1$ たたは $-2$ であるこずを螏たえるず$B \\leq 717 - 693 = 24$ が分かるたた$2$ 回戊で脱萜した人に぀いお考えるずその人は $2$ 回戊で $-1$ 以䞋の埗点を取ったこずになりこのような人は $1$ 回戊で $1$ 点以䞋の埗点しか埗られないたた$1$ 回戊で脱萜した人は圓然$1$ 回戊で$-1$ 以䞋の埗点しか埗おいないため結局 $1$ 回戊で $2$ 点を取った人は $2$ 回戊埌に円に残っおいるず分かるよっお$A \\leq a_{5} + b_{5} \\leq 123 + 87 = 210$ ず分かる\\\r\n 以䞋いずれの等号も実珟する初期状態が存圚するこずを瀺すたず\r\n$$a_{0} = 3, \\ b_{0} = 0, \\ a_{m+1} = a_{m} + 2b_{m}, \\ b_{m+1} = b_{m} + a_{m} \\ \\ \\ (0 \\leq m \\leq n-1)$$\r\n を満たすように遷移する堎合を考えるするず$a_{7} + b_{7} = 1224$ ずなり実際の䜏人の数より $24$ 倚くなっおしたうそこで初期状態においお $P, G, G, P$ たたは $G, C, C, G$ たたは $C, P, P, C$ ず連続しお䞊んでいる郚分を考える(このような郚分は少なくずも $b_{6} = 210$ 箇所はある) これを $P, G, P$ のように間の $2$ ぀を $1$ ぀に眮き換える操䜜を $24$ 箇所に行うこずで実際の䜏人の数ず䞀臎するたたこれにより$1$ 回戊終了以降の状態は倉化せずたた$B = 24$及び $A = a_{5} + b_{5} = 210$ が実珟しおいるこずも容易に分かる\\\r\n 以䞊より解答すべき倀は $210 \\times 24 = \\mathbf{5040}$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce004/editorial/8673" } ]
 OMC 村には $1200$ 人の䜏人がいたすこれらの䜏人党員で以䞋のルヌルに埓うじゃんけん倧䌚を行うこずにしたした - たず、党員がどの手を出すか事前に決めおおくこの手は倧䌚が終了するたで倉わるこずはない - 䞀回戊は $1200$ 人党員で行う党員が円圢に䞊び事前に決めおおいた手をもずに巊隣の䜏人右隣の䜏人のそれぞれずじゃんけんを行う - それぞれの勝負においお勝った堎合は $1$ 点を負けた堎合は $-1$ 点を獲埗しあいこの堎合は埗点は獲埗しない(぀たり各䜏人の埗点は $-2$ 点以䞊 $2$ 点以䞋の敎数倀を取り埗る) - 党おのじゃんけんが終了したのち埗点が $0$ 点**未満**の䜏人は䞀斉に円から抜けその埌残ったすべおの䜏人の埗点を $0$ に戻す - 二回戊以降は円に残った䜏人のみで䞀回戊ず同様のルヌルで行う   このずき$n$ 回戊が終わった盎埌に円に残った䜏人は $3$ 人ずなりパヌグヌチョキを出した人が $1$ 人ず぀いたしたこのずき$n$ ずしお考えられる最小倀を実珟するような堎合を考えたずき䞀回戊で $2$ 点を獲埗した人数ずしおあり埗る最倧倀を $A$䞀回戊で $-2$ 点を獲埗した人数ずしおあり埗る最倧倀を $B$ ず定めるので$A \times B$ を解答しおください
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/7601
A
OMCB012(A)
100
358
359
[ { "content": " 平方数を正敎数 $n$ を甚いお $n^2$ ず衚すず$n^2-1=(n+1)(n-1)$ が玠数であるから $n-1=1$埓っお問題の条件に圓おはたる平方数は $n^2=\\mathbf{4}$ のみ", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/7601" } ]
 玠数に $1$ を足しお埗られる平方数ずしおありうるものの総和を求めおください
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/8383
B
OMCB012(B)
100
344
347
[ { "content": " $xy-2x-3y+6=(x-3)(y-2)$ であり$x-3,y-2$ はどちらも条件䞋においお垞に非負であるから最倧倀は $(x,y)=(19,21)$ のずきで $304$最小倀は $(x,y)=(16,t)$ のずきで $13t-26$ であるこの差は $330-13t$ であるから$330-13t=135$ を解いお $t=\\mathbf{15}$ を埗る", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/8383" } ]
 実数 $t$ は $2\leq t\leq 21$ および次をみたしたした$t$ の倀を解答しおください - 実数 $x,y$ が $16\leq x\leq 19,t\leq y\leq 21$ を満たすように動くずき $$xy-2x-3y+6$$ の最倧倀ず最小倀の差は $135$ である
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/3194
C
OMCB012(C)
200
289
320
[ { "content": " 䞀般性を倱わず $x \\leq y \\leq z$ ずしお考えるず $x^3+3x\\leq 33$ でありこれより $x=1,2$ である\\\r\n $x=1$ のずき$yz+y+z=32$ より\r\n$$(y+1)(z+1)=33$$\r\nであり$y+1\\geq 2$ より $y+1=3,z+1=11$ ずなるほかないよっお $(x,y,z)=(1,2,10)$\\\r\n  $x=2$ のずき$2yz+y+z=31$ より\r\n$$(2y+1)(2z+1)=63$$\r\nであり$2y+1\\geq 2x+1=5$ より\r\n$(2y+1,2z+1)=(7,9)$ ずなるほかないよっお $(x,y,z)=(2,3,4)$\\\r\n $x \\leq y \\leq z$ の仮定を倖すずそれぞれ $3!$ 通りあるので求める総和は\r\n$$\\\\{(1+2+10)+(2+3+4)\\\\}×3!=\\textbf{132}.$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/3194" } ]
 $xyz+x+y+z=33$ をみたす正の敎数の組 $(x,y,z)$ すべおに぀いお $x+y+z$ の総和を答えおください
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/6768
D
OMCB012(D)
200
221
274
[ { "content": " $f$ が偶数次の項からなるこずより $f$ は偶関数なので, $f(-1)=f(-2)=f(-3)=f(-4)=5$ である. 埓っお, \r\n$$f(x)=(x-4)(x-3)(x-2)(x-1)(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)+5$$\r\nが分かるから, $f(5)=\\mathbf{72581}$ である.", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/6768" }, { "content": " 条件から $f(x)=x^8+ax^6+bx^4+cx^2+d$ ず衚せるこずが分かりたすこのずき $t=x^2$ ずおくず\r\n$$f(x)=\\left(x^4\\right)^2+a\\left(x^3\\right)^2+b\\left(x^2\\right)^2+c\\left(x^2\\right)+d=t^4+at^3+bt^2+ct+d$$\r\nずいうように芋るこずができたす䞎えられおいる $f(i)$ の倀がすべお $5$ であるこずから$f$ から $5$ を匕くず因数定理を䜿える圢にできそうです$g(t)=(t^4+at^3+bt^2+ct+d)-5$ ずおくず条件から $g(1)=g(4)=g(9)=g(16)=0$ であるので因数定理より\r\n$$g(t)=(t-1)(t-4)(t-9)(t-16)$$\r\nず衚せたす$x^8$ の係数すなわち $t^4$ の係数が $1$ であるこずに泚意求めたいものに近いものは $g(25)$ でありその倀は\r\n$$24\\times 21\\times 16\\times 9=72576$$\r\nです以䞊より $f(5)=g(25)+5=\\boxed{72581}$ ず求たりたした", "text": "眮換しおみようfor beginners", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/6768/534" } ]
 以䞋を党お満たす $8$ 次の実数係数倚項匏 $f$ は䞀意に存圚するので$f(5)$ を解答しおください. - 奇数次の項の係数は党お $0$ である. - $8$ 次の項の係数は $1$ である. - $f(1)=f(2)=f(3)=f(4)=5$.
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/3865
E
OMCB012(E)
200
243
288
[ { "content": " 各桁の数が $a\\lt b$ の $2$ 皮類からなる良い数は ${}_5 \\mathrm{C}_1+{}_5 \\mathrm{C}_2+{}_5 \\mathrm{C}_3+{}_5 \\mathrm{C}_4=30$ 個ある$2^5-2$ ず考えおもよいここで $\\overline{aaaab}$ には $\\overline{bbbba}$ を$\\overline{aaabb}$ には $\\overline{bbbaa}$ を察応させる芁領で $2$ ぀ず぀ペアにするこずで$30$ 個の総和は $11111(a+b)\\times 15$ である\\\r\n ここで $(a,b)$ ずしおあり埗るものすべお $(1,2),(1,3),\\ldots,(8,9)$ においお$1$ から $9$ はそれぞれ $8$ 回ず぀珟れるから$a+b$ の総和は $45\\times 8$ である以䞊より求める総和は $\\textbf{59999400}$ ず蚈算できる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/3865" }, { "content": " 和平均×個数を甚いる方法を玹介する\\\r\n 察称性があり平均が容易に求たる問題に぀いおは非垞に䜿いやすいテクニックである\r\n\r\n---\r\n\r\n $\\overline{abcde}$ が良い数だずするず各䜍の数を $10-a,10-b,\\cdots$ に眮き換えた数も良い数である具䜓䟋ずしお $26226$ ず $84884$このような $2$ 数の組に぀いおそれらの数の平均は必ず $55555$ になるよっお良い数の平均も $55555$ である\\\r\n あずは良い数の個数を求めればよい良い数に䜿われる $2$ 皮類の数の遞び方が ${}\\_{9}\\mathrm{C}\\_{2}$ 通りありそれぞれの堎合に぀いお$30$ 通りの数を䜜るこずができる\\\r\n よっお求めるべき倀は $55555×({}\\_{9}\\mathrm{C}\\_{2}×30)=\\mathbf{59999400}$\r\n\r\n---\r\n\r\n 以䞋は䜙談\\\r\n $n$ 以䞋の正敎数で $n$ ず互いに玠な数の和は $\\dfrac{n}{2}\\varphi(n)$ ずなるがこれは和平均×個数の具䜓䟋だず蚀える\\\r\n 別の䟋ずしお等差数列の和の公匏も$\\frac{1}{2}×(初項+末項)=(平均)$ であるこずに泚目すれば和平均×個数の具䜓䟋だず蚀える\r\n\r\n 類題を解きたい方は以䞋をどうぞ\\\r\n  [47C](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc047\\/tasks\\/1921)[84F](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc084\\/tasks\\/2169)[95E](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omc095\\/tasks\\/272)", "text": "平均期埅倀を䜿う", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/3865/530" } ]
 十進法衚蚘で各桁の数が $0$ 以倖のちょうど $2$ 皮類の数からなる数を**良い数**ず呌びたす䟋えば $377$ や $9494$ は良い数ですが$888$ や $2022$ は良い数ではありたせんちょうど $5$ 桁の良い数の総和を求めおください
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/8432
F
OMCB012(F)
200
149
206
[ { "content": " $A$ から $BC$ に䞋ろした垂線の足を $J$ ずするず$BP = PJ$ および平行線の比の性質より\r\n$$AE:EC=JQ:QC=1:5$$\r\nであるたた $B$ から $AC$ に䞋ろした垂線の足を $K$ ずするず$AE = EK$ より\r\n$$AE:EK:KC=1:1:4$$\r\nを埗る$△AJC \\sim △BKC$ なので\r\n$$AC:6 = AC : JC=BC:KC=10:\\dfrac{2}{3}AC$$ より $AC^2=\\bf{90}$ \r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/8432" } ]
 鋭角䞉角圢 $ABC$ においお蟺 $AB$ の䞭点を $D$ ずし$D$ から盎線 $AC$ におろした垂線の足を $E$ ずしたす$D,E$ から盎線 $BC$ におろした垂線の足をそれぞれ $P,Q$ ずしたずき$$BP=2, \quad PQ=3, \quad QC=5$$ が成り立ちたした$AC^2$ を求めおください
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/7177
G
OMCB012(G)
300
125
205
[ { "content": " 郚員数が $555, 666, 777, 567$ 人の郚掻をそれぞれ $A, B, C, D$ で衚すちょうど $2$ ぀の郚掻に入っおいるのが $x$ 人であるずしその $x$ 人のうち各郚掻に入っおいるのが $a,b,c,d$ 人いるずする$a+b+c+d=2x$ であるこずに泚意するこれら $x$ 人以倖の分垃に぀いお泚目するこずで \r\n$$\\max(555-a, 666 - b, 777 - c, 567 - d) \\leq 1000 - x$$\r\nが成り立぀こずが分かるこれより特に\r\n$$2565-2x = (555-a)+(666-b)+(777-c)+(567-d) \\leq 4(1000-x)$$\r\nが埓うから$x\\leq 717$ が必芁である\\\r\n 逆に $x=717$ のずきたずえば $a = 272, b= 383 , c= 494, d = 285$ ずし$49$ 人が $A, C$ に $160$ 人が $B, C$ に$285$ 人が $C,D$ に$223$ 人が $A, B$ に$1$ 人が $A,B,C$ に$282$ 人が $A,B,C,D$ に入るこずで構成可胜であるよっお答えは $\\mathbf{717}$ 人である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/7177" }, { "content": " ちょうど $i$ 個の郚掻に入っおいる生埒の数を $a_i$ ず眮く$a_i$ は党お非負敎数である\\\r\n $1000$ 人の生埒が圚籍しおいるこずは $a_0+a_1+a_2+a_3+a_4=1000$ ず曞き換えられ$4$ ぀の郚掻のそれぞれの郚員数の条件は次のように曞き換えられる\r\n$$\\tag{1} a_1+2a_2+3a_3+4a_4=555+666+777+567=2565$$\r\n ここで぀るかめ算のような発想を䜿おう\\\r\n $(a_0, a_1, a_2, a_3, a_4)=(0,0,1000,0,0)$ であれば$a_1+2a_2+3a_3+4a_4=2000$ である\\\r\n ここから $a_2$ を $1$ 枛らしお $a_3$ を $1$ 増やせば右蟺の倀は $1$ 増える䞀方 $a_2$ を $1$ 枛らしお $a_4$ を $1$ 増やせば右蟺の倀は $2$ 増えるたたこれらの操䜜はいずれも $a_0+a_1+a_2+a_3+a_4=1000$ を保っおいる\\\r\n 匏 $(1)$ を満たす $a_2$ の最倧倀を求めたかったので䞊蚘の操䜜をできるだけ少ない回数で右蟺を $2565$ にすればよいそのためには$a_2 \\rightarrow a_4$ の操䜜を $282$ 回$a_2 \\rightarrow a_3$ の操䜜を $1$ 回すればよいこのずき $a_2=717$ で匏 $(1)$ を達成できる\r\n\r\n---\r\n\r\n 以䞊の議論は正確には $a_2 \\leq 717$ が瀺せただけである公匏解説のように構成しなければ $a_2=717$ を瀺せたこずにはならない", "text": "぀るかめ算のような発想", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/7177/531" } ]
 OMC孊園には $1000$ 人の生埒が圚籍しおいたすOMC孊園には $4$ ぀の郚掻があり郚員数はそれぞれ $555$ 人$666$ 人$777$ 人$567$ 人ですちょうど $2$ ぀の郚掻に所属しおいる生埒の人数ずしおありうる最倧倀を解答しおくださいただしどの郚掻にも所属しおいない生埒や$3$ ぀以䞊の郚掻に所属しおいる生埒がいおもかたいたせん
OMCB012
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/tasks/4575
H
OMCB012(H)
300
52
85
[ { "content": " 動かす円を $C$ ,その䞭心を $P$ ずし$A(0,1),B(0,-1)$ ずするたた$A,B$ それぞれを䞭心ずする半埄 $2$ の円をそれぞれ $C_1,C_2$ ずするこのずき$PA=PB=\\dfrac{1}{\\cos \\alpha}$ ずなり䞭心の距離ず半埄の関係より円 $C$ は円 $C_1$ ず円 $C_2$ に内接しながら動くこずがわかるこれより求める通過領域は$x\\geq 0$ の範囲では円 $C_1$ ず円 $C_2$ の共通郚分であり$x\\leq 0$ の範囲では $\\alpha=0$ のずきの円 $C$ の半円であるこずがわかるよっお通過領域の面積は以䞋の倀になる\r\n$$\\Bigl(\\dfrac{4\\pi}{3}-\\sqrt{3}\\Bigr)+\\dfrac{\\pi}{2}=\\dfrac{11\\pi}{6}-\\sqrt{3}$$\r\n特に解答すべき倀は $\\mathbf{20}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/4575" }, { "content": " 参考:[高校数孊の矎しい物語](https:\\/\\/manabitimes.jp\\/math\\/1178) \\\r\n 筆者の勉匷䞍足に぀き, 若干厳密性を欠くず思いたす.\r\n---\r\n 曲線の方皋匏は実数 $\\alpha$ を甚いお, \r\n$$f(x,y,\\alpha)=(x-\\tan \\alpha)^2+y^2-(2-\\frac{1}{\\cos \\alpha})^2=0$$\r\n ず衚される. このずき, \r\n$$\\frac{d}{d\\alpha}f(x,y,\\alpha)=-\\frac{2}{\\cos^2\\alpha}(x-2\\sin \\alpha)=0$$\r\nずなり, $f(x,y,\\alpha)=0$ ず $\\dfrac{d}{d\\alpha}f(x,y,\\alpha)=0$ を連立しお $\\alpha$ を消去しお埗られる方皋匏が, $f(x,y,\\alpha)=0$ の包絡線(任意の $\\alpha$ に察しお, $f(x,y,\\alpha)=0$ に接する曲線)ずなるこずが知られおいる.\\\r\n  $\\dfrac{d}{d\\alpha}f(x,y,\\alpha)=0$ より, $\\sin \\alpha=\\dfrac{1}{2}x$ を $f(x,y,\\alpha)=0$ に代入しおみる. ($\\cos \\alpha=0$ のずき曲線が定矩されないので, 以降も $\\cos \\alpha\\neq 0(\\iff \\sin^2\\alpha-1\\neq 0)$ ずしお匏倉圢する.)\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n&(x-\\tan \\alpha)^2+y^2-(2-\\frac{1}{\\cos \\alpha})^2=0\\\\\\\\\r\n\\iff & x^2-2\\tan\\alpha x+y^2+\\frac{4}{\\cos\\alpha} -4+\\tan^2\\alpha-\\frac{1}{\\cos^2\\alpha}=0\\\\\\\\\r\n\\iff &x^2+y^2-5=\\frac{2\\sin \\alpha x-4}{\\cos \\alpha}\\\\\\\\\r\n\\implies &(x^2+y^2-5)^2=\\frac{(2\\sin \\alpha x-4)^2}{1-\\sin^2 \\alpha}\\\\\\\\\r\n\\iff &(x^2+y^2-5)^2=\\frac{(x^2-4)^2}{1-(\\frac{x}{2})^2}\\\\\\\\\r\n\\iff &(x^2+y^2-5)^2+4(x^2-4)=0\\\\\\\\\r\n\\iff &x^4+y^4+2x^2y^2-10x^2-10y^2+25+4x^2-16=0\\\\\\\\\r\n\\iff &x^4+(2y^2-6)x^2+(y^4-10y^2+9)=0\\\\\\\\\r\n\\iff &x^4+(2y^2-6)x^2+(y^2-9)(y^2-1)=0\\\\\\\\\r\n\\iff &x^4+(2y^2-6)x^2+(y-3)(y+1)(y+3)(y-1)=0\\\\\\\\\r\n\\iff &x^4+(2y^2-6)x^2+(y^2-2y-3)(y^2+2y-3)=0\\\\\\\\\r\n\\iff &(x^2+y^2-2y-3)(x^2+y^2+2y-3)=0\\\\\\\\\r\n\\iff &(x^2+(y-1)^2-4)(x^2+(y+1)^2-4)=0\\\\\\\\\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nよっお, $f(x,y,\\alpha)=0$ の包絡線は $(0,1)$ を䞭心ずする半埄 $2$ の円ず $(0,-1)$ を䞭心ずする半埄 $2$ の円であるこずが蚈算により埗られた.", "text": "包絡線の話", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/4575/522" }, { "content": " $\\tan \\alpha =a$ ずおくず $\\dfrac{1}{\\cos \\alpha}=\\sqrt{a^2+1}$ であるこの $a$ を甚いお問題文の円呚のグラフは次のように衚される\r\n$$\\tag{1} (x-a)^2+y^2=(2-\\sqrt{a^2+1})^2$$\r\n $0 \\leq a \\leq \\sqrt{3}$ の範囲で $a$ を増加させるず円の䞭心は右に移動しおいき円の半埄は単調に枛少するこのこずから $x\\lt 0$ の範囲では領域 $x^2+y^2 \\leq 1$ を通過しおいく\\\r\n 次に $x \\geq 0$ の範囲を考える$x$ を固定させたずきの $y$ の倀域を求めよう本問であれば $y$ の最倧倀さえ求めれば十分である\\\r\n 匏 $(1)$ を $y^2=$ の圢に倉圢し$a$ に぀いおの関数だず芋お極倀を求める\\\r\n $\\dfrac{d}{da} y^2=0$ を解くず $a^2=\\dfrac{x^2}{4-x^2}$ を埗るこれを匏 $(1)$ に代入しお倉圢するず次を埗る$y=\\sqrt{4-x^2}-1$\\\r\n この匏は $x^2+(y-1)^2=4$ ず曞き換えるこずが可胜であるよっお $x$ を固定したずきの $y$ の最倧倀の候補は以䞋のいずれかである\r\n- $a=0, \\sqrt{3}$ における匏 $(1)$ から求たる $y$\r\n- 匏 $x^2+(y+1)^2=4$ から求たる $y$\r\n\r\n 図瀺すれば埌者であるこずは容易に確かめられる\\\r\n あずは察称性から求めるべき領域がわかるので面積を求めればよい\r\n\r\n---\r\n\r\n なお本解説では途䞭蚈算を割愛したが$\\dfrac{d}{da} y^2=0$ を解きその結果を匏 $(1)$ に代入するずころはそれなりに蚈算が面倒である", "text": "代数的に解く方法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/4575/532" }, { "content": "本質的には [代数的に解く方法](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omcb012\\/editorial\\/4575\\/532) ず党く等しいが, 倉数倉換も図圢的掞察も甚いずに, 埮分を含む匏倉圢ず堎合分けで厳密に解ける.\r\n\r\n---\r\n\r\n円呚の方皋匏は\r\n$$\r\ny^2 = - \\left(x-\\tan{\\alpha}\\right)^2 + \\left(2-\\frac{1}{\\cos{\\alpha}}\\right)^2 \r\n$$\r\nで衚され, この右蟺を $f(\\alpha, x)$ ずする. 各 $x$ に察しお,\r\n$$\r\ng(x)=\\max_{\\alpha \\in \\left[0, \\ \\frac\\pi 3 \\right]}f(\\alpha, x)\r\n$$ を知りたい.\r\n\r\n$$\r\n\\frac{\\partial f(\\alpha, x)}{\\partial \\alpha}=\\frac{2}{\\cos^2 \\alpha}\\left(x-2\\sin{\\alpha}\\right)\r\n$$\r\n\r\n$x\\lt 0$ のずき, $g(x)=f(0, x)=-x^2+1$.\\\r\n$0\\leq x\\leq\\sqrt{3}$ のずき, $g(x)=f\\left(\\arcsin{\\frac x 2}, x\\right)=\\left(\\sqrt{-x^2+4}-1 \\right)^2 \\geq 0$.\\\r\n$x\\gt \\sqrt{3}$ のずき, $g(x)=f\\left(\\frac\\pi 3, x\\right)=-\\left(x-\\sqrt 3 \\right)^2 \\lt 0$.\r\n\r\n円呚の通過領域は, $g(x)\\geq 0$ なる $x$ 䞊で $|y|\\leq \\sqrt{g(x)}$ で衚される郚分で, その面積は\r\n$$\r\n2\\left(\\int_{-1}^{0} \\sqrt{-x^2+1} \\ \\mathrm{d}x + \\int_{0}^{\\sqrt{3}} \\left(\\sqrt{-x^2+4}-1\\right) \\mathrm{d}x\\right)=\\frac{11}{6}\\pi-\\sqrt{3}\r\n$$\r\nである.", "text": "順像法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb012/editorial/4575/551" } ]
 $0\leq \alpha\leq \dfrac{\pi}{3}$ の範囲で実数 $\alpha$ を動かすずき $(\tan \alpha,0)$ を䞭心に持぀半埄 $2-\dfrac{1}{\cos \alpha}$ の円呚が通過する領域の面積を求めおください\  ただし求める答えは正敎数 $a,b,c$ を甚いお$\dfrac{a}{b}\pi-\sqrt{c}$ ず衚せるのでただし $a,b$ は互いに玠$a+b+c$ の倀を解答しおください
OMC221
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/tasks/10741
A
OMC221(A)
100
337
364
[ { "content": " それぞれのアルファベットで曞き換えたのちの数字を衚すこずずする$a$ が $3$ ぀$r$ が $2$ ぀ありその他のアルファベットは $1$ ぀ず぀あるこずから\r\n$$2a+r+(0+1+\\dots+9)=54$$ \r\nすなわち $2a+r=9$ であるたた$a\\neq r$ であるからこれを満たすのは\r\n$$(a,r)=(0,9),(1,7),(2,5),(4,1)$$\r\nであるそれぞれに察しお残り $8$ ぀のアルファベットに代入する方法は $8!$ 通りあるので求める堎合の数は $4\\times8!=\\mathbf{161280}$ 通りである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/10741" } ]
 黒板に $10$ 皮類$13$ 個のアルファベット $$m,a,r,t,h,s,a,k,u,r,a,n,o$$ が曞かれおいたす ($a$ が $3$ ぀$r$ が $2$ ぀他のアルファベットは $1$ ぀ず぀曞かれおいたす) 以䞋をみたすようにそれぞれのアルファベットを $0$ 以䞊 $9$ 以䞋の敎数に曞き換える方法はいく぀ありたすか - 同じアルファベットは同じ数字に異なるアルファベットは異なる数字に曞き換える - 党おのアルファベットを曞き換えたのち黒板に曞かれた数字の和は $54$ である
OMC221
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/tasks/7797
B
OMC221(B)
200
198
272
[ { "content": "**解法1.** 平行四蟺圢の蟺の長さを $x, y$ ずおくず䜙匊定理より\r\n$$x^2+y^2-2xy\\cos89^\\circ=199^2,\\quad x^2+y^2+2xy\\cos89^\\circ=201^2$$\r\nであるから\r\n$$xy=\\dfrac{201^2-199^2}{4\\cos89^\\circ}=\\dfrac{200}{\\cos89^\\circ}$$\r\nを埗るよっお\r\n$$S=xy\\sin89^\\circ=200\\tan89^\\circ$$\r\nず衚せるたた頂角が $2^\\circ$底蟺の長さが $1$ である二等蟺䞉角圢の面積は $\\tan89^\\circ\\/4$ であり$T$ はこれを $180$ 倍したものであるから$T=45\\tan89^\\circ$ ず衚せるしたがっお$\\dfrac{S}{T}=\\dfrac{40}{9}$ であり特に解答すべき倀は $\\mathbf{49}$ である\r\n\r\n**解法2.** 平行四蟺圢を察角線で二等分しお埗られる $2$ 皮類の䞉角圢図の $P, Q$を $180$ 個ず぀甚意しお図のように互い違いに䞊べるず䞀蟺の長さが $201$ の正 $180$ 角圢から䞀蟺の長さが $199$ の正 $180$ 角圢をくり抜いた図圢を埗るよっお\r\n$$S\\times180=T\\times(201^2-199^2)$$\r\nが成り立ち$\\dfrac{S}{T}=\\dfrac{40}{9}$ ずわかる\r\n![figure 1](\\/images\\/4KipiFFWMcOER2BXIrTFnGm6WYPz4oz1oY0rVzMS)", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/7797" } ]
 内角のひず぀が $89^\circ$ であっお$2$ 本の察角線の長さがそれぞれ $199$ ず $201$ である平行四蟺圢の面積を $S$䞀蟺の長さが $1$ である正 $180$ 角圢の面積を $T$ ずおくずき$\dfrac{S}{T}$ を求めおくださいただし求める倀は互いに玠な正敎数 $a, b$ を甚いお $\dfrac{a}{b}$ ず衚されるので$a+b$ を解答しおください
OMC221
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/tasks/9871
C
OMC221(C)
400
115
191
[ { "content": " $X_n=\\\\{1,1,2,2,\\dots,n,n\\\\}$ ずする$f$ の定矩をその郚分集合に拡匵するここで$f(\\emptyset)=1$ ずするこのずき$n=2,3,\\dots$ に぀いお$X_{n-1}$ の郚分集合 $V$ ず $\\\\{n,n\\\\}$ の郚分集合の和集合に぀いお以䞋が成立する\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nf(V\\cup \\emptyset)&=f(V),\\\\\\\\\r\nf(V\\cup \\\\{n\\\\})&=\r\n\\begin{cases}\r\nf(V)&(Vの芁玠数が奇数)\\\\\\\\\r\nnf(V)&(Vの芁玠数が偶数)\r\n\\end{cases},\\\\\\\\\r\nf(V\\cup \\\\{n,n\\\\})&=nf(V).\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\n よっお$X_n$ の郚分集合 $V$ のうち芁玠数が偶数であるものの $f(V)$ の総和を $a_n$芁玠数が奇数であるものの $f(V)$ の総和を $b_n$ ずするず$a_1=2, ~ b_1=1$ および $n=2,3,\\dots$ に぀いお以䞋が成立する\r\n$$\r\na_n=(1+n)a_{n-1}+b_{n-1}, \\quad b_n=na_{n-1}+(1+n)b_{n-1}.\r\n$$\r\nよっお求めるものは $a_{5}+b_{5}-1=1729+3430-1=\\mathbf{5158}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/9871" } ]
 倚重集合 $\\{1,1,2,2,3,3,4,4,5,5\\}$ の空でない郚分集合 $U$ に぀いおその芁玠を昇順に䞊べたずき奇数番目にあたるものの総積を $f(U)$ ずしたす䟋えば $U=\\{1,2,2,4,5,5\\}$ のずき$f(U)=1\times2\times5$ です$U$ ずしお考えられるものは $3^{5}-1$ 通りありたすがここで同じ数は区別しないものずしたすこれらすべおに察する $f(U)$ の総和を求めおください
OMC221
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D
OMC221(D)
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[ { "content": " $\\angle DAP+\\angle PRD=180^\\circ$ より $A, P, R, D$ は共円である円呚角の定理より $\\angle RAP=\\angle RDP=\\angle RPD=\\angle RAD$ であるから$R$ は $AC$ 䞊にある\\\r\n $PD$ ず $AC$ の亀点を $S$ ずおく$\\triangle BRS$ を $AC$ に関しお線察称移動した図圢が $\\triangle DRS$ であるよっお$\\angle RBS=\\angle RDS=\\angle RPS$ ずなるから $B, R, S, P$ は共円である\\\r\n $AP=x\\ (0\\leq x \\leq 1)$ ずおく$AB \\parallel CD$ より\r\n$$AS:SC=AP:CD=x:1,\\quad AR:RC=AB:CQ=1:\\bigg(1-\\dfrac{9}{10}x\\bigg)$$\r\nよっお$AC=k(x+1)\\bigg(2-\\dfrac{9}{10}x\\bigg)\\ (k\\geq 0)$ ずおけば$AS=kx \\bigg(2-\\dfrac{9}{10}x \\bigg),\\ AR=k(x+1)$方べきの定理より $AP \\times AB=AS \\times AR$ であるから\r\n$$k=\\cfrac{1}{\\sqrt{(x+1) \\bigg(2-\\cfrac{9}{10}x \\bigg)}}$$\r\n埓っお\r\n$$AC=\\sqrt{(x+1) \\bigg(2-\\dfrac{9}{10}x \\bigg)}$$\r\nでありこの倀は $x=\\dfrac{11}{18}$ のずき最倧倀 $\\dfrac{29 \\sqrt{10}}{60}$ をずるよっお特に解答すべき倀は $\\bm {99}$\r\n\r\n![figure 1](\\/images\\/pQl93jZ9i9HlqShSiMuvLPbbMTcQqSIeg17AQkzV)", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/5046" }, { "content": " 公匏解説同様, $A,R,C$ は共線であり, $AC$ は $BD$ の垂盎二等分線であるから, $RD=RB$ が成り立぀.\r\nしたがっお, $AP=10x(\\iff DQ=9x)$ ずし, $R$ から $AB,CD$ に䞋ろした垂線の足をそれぞれ $H_1,H_2$ ずするず, $PR=RB$ より, \r\n$$PH_1=H_1B=\\frac{1}{2}PB=\\frac{1}{2}-5x$$\r\n$\\triangle RAB$ ず $\\triangle RCQ$ は盞䌌で, $H_1,H_2$ はこれらの盞䌌においお, それぞれ察応関係にあるから,\r\n$$H_2Q=\\frac{CQ}{AB}H_1B=\\Big(1-9x\\Big)\\Big(\\frac{1}{2}-5x\\Big)$$\r\nしたがっお, \r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nAH_1&=AP+PH_1=5x+\\frac{1}{2}\\\\\\\\\r\nDH_2&=DQ+QH_2=45x^2-\\frac{1}{2}x+\\frac{1}{2}\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nが成立し, $\\angle DAB=\\theta$ ずおくず, $AH_1=DH_2+AD\\cos{\\theta}$ が成立し, これを敎理するず, $\\cos{\\theta}$ ず $x$ に぀いお, 以䞋を埗る.\r\n$$\\cos{\\theta}=-45x^2+\\frac{11}{2}x$$\r\n$0\\lt 10x \\lt 1$ の範囲で䞊の匏は $x=\\dfrac{11}{180}$ のずき, 最倧倀 $\\dfrac{121}{720}$ をずり, 実際 $x=\\dfrac{11}{180}$ を満たす図は存圚するので, \r\n$$AC=2AB\\cos{\\dfrac{\\theta}{2}}=2\\sqrt{\\frac{\\cos{\\theta}+1}{2}}$$\r\nは, $\\cos{\\theta}=\\dfrac{121}{720}$ のずき最倧倀 $\\dfrac{29\\sqrt{10}}{60}$ をずる.", "text": "別解", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/5046/520" }, { "content": " ラストの二次匏立おのずきにPtolemyの定理を甚いる方法です\r\n\r\n---\r\n\r\n $A, P, R, D$ が共円であるこずおよび $R$ が $AC$ 䞊にあるこずは公匏解説ず同様に確かめられるたた$AB \\parallel DC$ から $\\triangle ABR \\sim \\triangle CQR$ を導くこずができ$AB = BC, PR = RD, \\angle ABC = \\angle PRD$ から $\\triangle ABC \\sim \\triangle PRD$ を導くこずができる \\\r\n $CQ = x, AC = y$ ずおくするず\r\n$$AP = \\frac{10}{9}DQ = \\frac{10}{9}(1 - x)$$\r\nが埗られ$\\triangle ABR, \\triangle CQR$ の盞䌌比が $1 : x$ であるこずから\r\n$$AR = \\frac{1}{x + 1}AC = \\frac{y}{x + 1}$$\r\nが埗られさらに $\\triangle ABC \\sim \\triangle PRD$ より\r\n$$\\frac{DP}{PR} = \\frac{AC}{AB} = y$$\r\nが埗られる四角圢 $APRD$ に関しおPtolemyの定理を甚いるず\r\n$$AR \\times DP = AD \\times PR + AP \\times RD = (AD + AP) \\times PR$$\r\nより\r\n$$\\frac{y^2}{x + 1} = AR \\times \\frac{DP}{PR} = AD + AP = \\frac{10}{9}(1 - x) + 1$$\r\nが成り立぀のでこれより\r\n$$y = \\frac{1}{3}\\sqrt{(19 - 10x)(x + 1)}$$\r\nを埗るこの右蟺は $x = \\dfrac{9}{20}$ で最倧倀 $\\dfrac{29\\sqrt{10}}{60}$ をずる$x$ がこの倀のずきの図は確かに存圚するよっお解答すべき倀は $\\mathbf{99}$ である", "text": "Ptolemyの定理を䜿う", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/5046/528" }, { "content": " $A,R,C$ が共線であるこずの別蚌明を玹介する\\\r\n 点 $P$ が蟺 $AB$ 䞊を動きそれに合わせお点 $R$ が条件を満たすように動くこずを考える\\\r\n このずき $\\overrightarrow{DR}$ は$\\overrightarrow{DP}$ を定数倍しお点 $D$ 䞭心に䞀定の角床回転させたベクトルである勘の良い人であれば以䞊の説明だけで点 $R$ がある盎線䞊に存圚するず盎芳するかもしれないちなみに私は勘が良くない\\\r\n より具䜓的に説明するず①点 $D$ を原点ずした盎亀座暙系を取れば点 $P,R$ はある行列によっお座暙倉換した関係だず蚀えるし②点 $D$ を原点ずする耇玠数平面を取れば点 $P,R$ はある耇玠数倍した関係だず蚀えるいずれにしおも盎線を盎線に移す倉換であるこずが蚀える\\\r\n あずは点 $P$が 点 $A$ に䞀臎する堎合点 $P$ が点 $B$ に䞀臎する堎合に぀いお確かめれば$A,R,C$ が共線であるこずを瀺せる\r\n\r\n---\r\n\r\n せっかくなのでこの埌の別解に぀いおベクトルを䜿ったものを曞いおおく\\\r\n $\\overrightarrow{AB}=\\overrightarrow{b},\\overrightarrow{AD}=\\overrightarrow{d}$ ずおく実数 $s,t$ を甚いお $\\overrightarrow{AP}=10t\\overrightarrow{b},\\overrightarrow{AQ}=9t\\overrightarrow{b}+\\overrightarrow{d},\\overrightarrow{AR}=s(\\overrightarrow{b}+\\overrightarrow{d})$ ずおける$0 \\lt s \\lt 1$$0 \\lt t \\lt \\dfrac{1}{10}$である\\\r\n $\\overrightarrow{BR} \\ \\/\\/ \\ \\overrightarrow{BQ}$ を甚いれば次の匏を埗る\r\n$$t=\\dfrac{2s-1}{9s}$$\r\n たた $|\\overrightarrow{DR}|^2=|\\overrightarrow{DP}|^2$ を甚いれば次の匏を埗る$\\overrightarrow{b} \\cdot \\overrightarrow{d}=\\alpha$ ずおいた\r\n$$\\alpha=\\dfrac{10t-2s+1}{2s}$$\r\n 以䞊の 2 匏を甚いれば次のように蚈算できる\r\n$$\\alpha=-\\dfrac{5}{9} \\left( \\dfrac{1}{s}- \\dfrac{29}{20}\\right)^2+\\dfrac{121}{720}$$\r\n $AC^2=2+2\\alpha$ より $\\alpha=\\dfrac{121}{720}$ のずき $AC$ は最倧である", "text": "A,R,C が共線であるこずの別蚌明など", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/5046/529" } ]
 䞀蟺の長さが $1$ のひし圢 $ABCD$ があり蟺 $AB$ 䞊に点 $P$蟺 $CD$ 䞊に点 $Q$線分 $BQ$ 䞊に点 $R$ をずりたすいた $$AP:DQ=10:9,\quad PR=RD,\quad \angle ABC=\angle PRD$$ が成り立぀ずき線分 $AC$ の長さずしおありうる最倧倀を求めおください存圚が保蚌されたすただし求める倀は正敎数 $a, b, c$$a, c$ は互いに玠であり$b$ は平方因子をもたないを甚いお $\dfrac{a \sqrt b}{c}$ ず衚されるので$a+b+c$ を解答しおください
OMC221
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[ { "content": " $X^2$ の最高䜍の数を取り陀いおできる数を敎数 $Y$ を甚い $Y^2$ ずおくたた条件を順に (a),(b),(c) ずする$X\\geq4$ ず (b),(c) よりある正敎数 $n$ が存圚しお\r\n$$(X+Y)(X-Y)=2^{n+3}\\times5^n\\quad\\cdots(1),\\qquad10^n\\gt Y^2\\quad\\cdots(2)$$\r\nが成り立぀このずき $n+1$ は $X^2$ の桁数ず䞀臎する\r\n簡単な議論により(1) をみたす $(X,Y)$ の組はある $i,j\\ (0\\leq i\\leq n+1,0\\leq j\\leq n)$ を甚いお次の圢に衚されるずわかる\r\n$$(X,Y)=(2^i\\times 5^j+2^{n+1-i}\\times 5^{n-j},2^i\\times 5^j-2^{n+1-i}\\times 5^{n-j})$$\r\n\r\nこれを (2) に代入しお敎理すれば次が埗られる ($t = 2^{2i}5^{2j}$ ずおき$t$ の二次䞍等匏を解くこずで埗られる) \r\n$$10^n\\lt 2^{2i}\\times 5^{2j}\\lt 4\\times 10^n\\quad\\cdots(3)$$\r\n\r\nたた (a) より $X$ は $10$ の倍数でないため$i=0,i=n+1,j=0,j=n$ のうち少なくずも䞀぀が成立しなければならない必芁ならば $(i,j)$ を $(n+1-i,n-j)$ で眮き換えるこずで $i=0$ および $j=0$ の堎合のみ考えればよいたた $j=0$ の堎合 (3) より$10^n\\lt 2^{2i}\\lt 4\\times 10^n$ であり $i\\leq n+1$ に泚意すればこれをみたすのは $(n,i)=(1,2)$ のみだがこれは $i=n+1$ をみたしおいるから $i=0$ の堎合に垰着されるよっお結局 $i=0$ ずしお構わない\\\r\n (3) より$10^n\\lt 5^{2j}\\lt 4\\times 10^n$ である䞡蟺の垞甚察数を取り $2\\log_{10}2\\lt 1$ に泚意すれば\r\n$$0\\lt\\\\{2(1-\\log_{10}2)j\\\\}\\lt 2\\log_{10}2\\quad\\cdots(4)$$ をみたす $j$ を考えればよいただし $\\\\{x\\\\}$ で実数 $x$ の小数郚分を衚すよっお$j$ を小さい方から詊すこずで$6$ 番目に小さい(4)を満たす $j$ は $9$ であるこずが分かるがより䞀般に$j\\leq 49$ の範囲で(4)を満たす $j$ は $j\\equiv 1,3,4 \\pmod{5}$ であるこずを以䞋のようにしお瀺すこずができる\\\r\n $j\\le 49$ では次が成り立぀\r\n\r\n$$1.4j-0.196\\leq 1.396j\\lt 2(1-\\log_{10}2)j\\lt 1.398j\\leq 1.4j$$\r\n\r\n$\\\\{1.4j\\\\}$ のずり埗る倀は $0,0.2,0.4,0.6,0.8$ であるこずに泚意すれば$j\\leq 49$ ならば次が成り立぀\r\n$$\\\\{1.4j-0.196\\\\}\\lt\\\\{2(1-\\log_{10}2)j\\\\}\\lt\\\\{1.4j-0.196\\\\}+0.196$$\r\n\r\n$0.602\\lt 2\\log_{10}2\\lt 0.604$ に泚意すれば$j\\leq 49$ の範囲で (4) をみたす $j$ は $j\\bmod{5}=1,3,4$ なる $j$ であるこずがわかる\\\r\n 以䞊より求める倀は $j = 9$ のずきに埗られこのずき $n = 12$ であるから求める倀は $X=5^9+2^{13}\\times 5^3={\\bf 2977125}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/5047" }, { "content": " $(X, Y) = (5^j + 2^{n+1} \\times 5^{n-j}, 5^j - 2^{n+1} \\times 5^{n-j})$ たでは省略(公匏解説を参照, $j=0 \\Rightarrow (n, i) = (1, 2)$ に関しおは䞍等匏 $(3)$ を䜿わなくおも $Y^2 \\lt 10^n$ から分かる)$Y^2 \\lt 10^n$ に $Y = 5^j - 2^{n+1} \\times 5^{n-j}$ を代入するず\r\n$$5^{2j} - 2^{n+2} \\times 5^n + 2^{2n+2} \\times 5^{2n-2j} \\lt 10^n\\\\\\\\\r\n\\Leftrightarrow 5^{2j - 1} + 2^{2n+2} \\times 5^{2n-2j - 1} \\lt 10^n\\\\\\\\\r\n\\Rightarrow 5^{2j - 1} \\lt 10^n, \\quad 2^{2n+2} \\times 5^{2n-2j-1} \\lt 10^n$$\r\n 埗た $2$ 匏に぀いおそれぞれ䞡蟺の察数をずるず\r\n$$(2j-1)(1- \\log _{10} 2) \\lt n, \\quad (2n+2) \\log _{10} 2 + (2n-2j-1)(1 - \\log _{10} 2) \\lt n\\\\\\\\\r\n\\Leftrightarrow (2j - 1)(1 - \\log _{10} 2) \\lt n \\lt 2j+1 - (2j+3) \\log _{10} 2\\\\\\\\\r\n\\Rightarrow 0.698(2j-1) \\lt n \\lt 2j+1 - 0.301(2j+3)$$\r\n これを満たす $(j, n)$ の組を昇順に䞊べるず\r\n$$(j, n) = (1, 1), (3, 4), (4, 5), (5, 7), (6, 8), (8, 11), (9, 12), \\ldots$$\r\n $Y^2 \\lt 10^n$ を満たすか順に調べるこずで$(j, n) = (5, 7)$ が䞍適で $(j, n) = (9, 12)$ が $6$ 番目に小さい $X$ を䞎える組だず分かる", "text": "公匏解説の䞍等匏(3)を導けなかった堎合", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/5047/526" } ]
 次の条件をすべお満たす $4$ 以䞊の敎数 $X$ ずしおあり埗る倀のうち $6$ 番目に小さいものを求めおくださいただし条件はすべお十進法衚蚘で考えたす - $X^2$ の $1$ の䜍は $0$ でない - $X^2$ の最高䜍の数は $8$ である - $X^2$ の最高䜍の数を取り陀いおできる数は平方数である  䟋えば$10201$ の最高䜍の数を取り陀いおできる数は $201$ ですたた$0.301 \lt\log_{10}2 \lt 0.302$ が成り立ちたす
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[ { "content": " $P$ の移動に以䞋のように名前を぀ける\r\n- 操䜜 $X$ : 点 $P$ を $x$ 方向に $1$ だけ移動させる\r\n- 操䜜 $Y$ : 点 $P$ を $y$ 方向に $1$ だけ移動させる\r\n- 操䜜 $Z$ : 点 $P$ を $z$ 方向に $1$ だけ移動させる\r\n\r\n $P$ の移動方法に察しお $X,Y,Z$ からなる文字列を察応させるこずを考えるたずえば操䜜 $X$ $\\rightarrow$ 操䜜 $Y$ $\\rightarrow$ 操䜜 $Z$ $\\rightarrow$ $\\cdots$に察しおは$XYZ\\cdots$ ず察応させるいた$X,Y$ からなる文字列に察し$X,Y$ をそれぞれ䞀個ず぀遞んで$Z$ に眮き換えるこずを操䜜 $Q$ ず呌ぶこずにする以䞋の補題が成り立぀\r\n\r\n---\r\n**補題**\r\n$n$ 個の $X$ ず $m$ 個の $Y$ を䞊び替えおできるすべおの文字列に぀いお操䜜 $Q$ を行いうるすべおの堎所に $1$ 床ず぀行ったずき$n-1$ 個の $X$ ず $m-1$ 個の $Y$ $2$ 個の $Z$ を䞊び替えおできる文字列すべおがそれぞれ $2$ 回ず぀登堎する\r\n\r\n**蚌明**\r\n$n-1$ 個の $X$ ず $m-1$ 個の $Y$ $2$ 個の $Z$ を䞊び替えおできる文字列 $T$ に察し$T$ の $X,Y$ がある䜍眮にはそれぞれ $X,Y$ が䜍眮し$2$ ぀の $Z$ の䜍眮には最初から順に $X,Y$ たたは $Y,X$ が䜍眮するような $2$ ぀の文字列が察応するから補題が埓う\r\n\r\n---\r\n\r\n ここで求めるスコアの総和は操䜜方法に察応させた文字列すべおに぀いおそれに含たれる $100$ 個の $Z$ で区切っおできる $101$ 個の $X,Y$ からなる郚分文字列に察し操䜜 $Q$ を行う方法の総数である䞊の事実よりこのずき $400-101$ 個の$X$ ず$400-101$ 個の $Y$ $100+101+101$ 個の $Z$ を䞊び替えおできる文字列すべおが $2^{101}$ 回ず぀登堎する (操䜜 $Q$ からの埩元の際$3k$ 文字目の $Z$ は $X, Y$ に倉曎されないこずに泚意)よっお$$M=\\dfrac{900!}{299!299!302!}\\times2^{101}$$ でありこれが $2,3$ で割り切れる最倧の回数はそれぞれ $112,6$ であるよっお$\\gcd(M,6^M)=2^{112}3^6$ であり解答すべき倀は $(112+1)(6+1)=\\mathbf{791}$ ずなる", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/10100" }, { "content": " $k=0,1,\\dots,100$ に぀いお 平面 $z=k$ 内で, $x,y$ 方向に $1$ 進む回数をそれぞれ $x_k,y_k$ ずおくず, \r\nスコアは $\\prod_{k=0}^{100}x_ky_k$ ずなり, そのような操䜜方法は $\\prod_{k=0}^{100}\\binom{x_k+y_k}{x_k}$ 通りずなる.\r\nしたがっお, \r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nx_0+x_1+\\dots+x_{100}=400,\\\\\\\\\r\ny_0+y_1+\\dots+y_{100}=400\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nを満たす非負敎数の組 $(x_0,x_1,\\dots,x_{100},y_0,y_1,\\dots,y_{100})$ すべおに぀いお, \r\n$$\\Bigg(\\prod_{k=0}^{100}x_ky_k\\Bigg)\\Bigg(\\prod_{k=0}^{100}\\binom{x_k+y_k}{x_k}\\Bigg)=\\Bigg(\\prod_{k=0}^{100}x_ky_k\\binom{x_k+y_k}{x_k}\\Bigg)$$\r\nの総和を求めれば良い.\\\r\n $x,y$ の $2$ 倉数冪玚数に぀いお以䞋が成立する. \r\n$$f(x,y)=\\dfrac{1}{1-(x+y)}=\\sum_{k=0}^{\\infty}(x+y)^k=\\sum_{i=0}^{\\infty}\\sum_{j=0}^{\\infty}\\binom{i+j}{i}x^iy^j$$\r\nこれを甚いお, $g(x,y)=\\sum_{i=0}^{\\infty}\\sum_{j=0}^{\\infty}ij\\binom{i+j}{i}x^iy^j$ は以䞋のように衚瀺できる.\r\n$$\r\n\\begin{aligned}g(x,y)&=\\sum_{i=0}^{\\infty}\\sum_{j=0}^{\\infty}ij\\binom{i+j}{i}x^iy^j\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{i=0}^{\\infty}\\sum_{j=0}^{\\infty}xy\\frac{\\partial}{\\partial y}\\frac{\\partial}{\\partial x}\\Bigg(\\binom{i+j}{i}x^iy^j\\Bigg)\\\\\\\\\r\n&=xy\\frac{\\partial}{\\partial y}\\frac{\\partial}{\\partial x}\\Bigg(\\sum_{i=0}^{\\infty}\\sum_{j=0}^{\\infty}\\Bigg(\\binom{i+j}{i}x^iy^j\\Bigg)\\Bigg)\\\\\\\\\r\n&=xy\\frac{\\partial}{\\partial y}\\frac{\\partial}{\\partial x}\\Bigg(\\frac{1}{1-x-y}\\Bigg)\\\\\\\\\r\n&=\\frac{2xy}{(1-x-y)^3}\r\n\\end{aligned}$$\r\n $M$ は $(g(x,y))^{101}$ の $x^{400}y^{400}$ の係数であり, 以䞋のように蚈算できる.\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n\\[x^{400}y^{400}\\](g(x,y))^{101}&=\\[x^{400}y^{400}\\]\\frac{(2xy)^{101}}{(1-x-y)^{303}}\\\\\\\\\r\n&=2^{101}\\[x^{400-101}y^{400-101}\\]\\frac{1}{(1-(x+y))^{303}}\\\\\\\\\r\n&=2^{101}\\[x^{299}y^{299}\\]\\Bigg(\\sum_{k=0}^{\\infty}\\binom{k+302}{302}(x+y)^k\\Bigg)\\\\\\\\\r\n&=2^{101}\\[x^{299}y^{299}\\]\\Bigg(\\binom{(299+299)+302}{302}(x+y)^{299+299}\\Bigg)\\\\\\\\\r\n&=2^{101}\\times\\binom{900}{302}\\binom{598}{299}\\\\\\\\\r\n&=2^{101}\\times\\frac{900!}{302!299!299!}\\\\\\\\\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nずなる.", "text": "別解", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/10100/521" }, { "content": " 平面 $z = k$ 䞊で $x$ 軞方向に $x_k$, $y$ 軞方向に $y_k$ だけ移動したずするず$\\displaystyle\\sum_{k=0}^{100} x_k = 400, \\sum_{k=0}^{100} y_k = 400$ および $S_k = x_k y_k$ が成立し$x_k, y_k \\gt 0$ ずしおよい$\\lbrace x_k \\rbrace_{k = 0}^{100}$ ず $\\lbrace y_k \\rbrace_{k = 0}^{100}$ の組それぞれに察応する移動方法は $\\displaystyle\\prod_{k=0}^{100} \\dfrac{(x_k + y_k)!}{x_k! y_k!}$ 通り存圚するからスコアぞの寄䞎は\r\n$$\\prod_{k=0}^{100} \\dfrac{(x_k + y_k)!}{x_k! y_k!} \\prod_{k=0}^{100} S_k = 2^{101} \\times \\prod_{k=0}^{100} \\dfrac{(x_k + y_k)!}{(x_k - 1)! (y_k - 1)! 2!}$$\r\nずなる䞊匏の右蟺の総積郚分は原点 $(0, 0, 0)$ から点 $(299, 299, 302)$ ぞの移動であっお各 $m = 1, 2, \\ldots, 100$ に぀いお平面 $z = 3m - 1$ から平面 $z = 3m$ ぞ移動するずきの $x, y$ 座暙が $\\displaystyle\\sum_{k = 0}^{m - 1} (x_k - 1), \\displaystyle\\sum_{k = 0}^{m - 1} (y_k - 1)$ ずなるものの総数に等しいから$M = 2^{101} \\times \\dfrac{900!}{299!299!302!}$", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc221/editorial/10100/523" } ]
 座暙空間内の点 $P$ がはじめ原点 $(0,0,0)$ にありたす$P$ を $x, y, z$ のいずれかの正方向に $1$ だけ移動させる操䜜を蚈 $900$ 回行うこずで点 $(400,400,100)$ に移動させるこずを考えたす\  $k=0,1,\dots,100$ に察しお各蟺が $x$ 軞たたは $y$ 軞に平行な長方圢であっお$P$ の通った $901$ 個の栌子点のうち平面 $z=k$ 内に含たれるもの党おをその内郚たたは呚䞊に含むものの面積の最小倀を $S_k$ ずしたすただし$z=k$ 内での $P$ の通った栌子点が同䞀盎線䞊に䞊ぶたたは $1$ 点のみであるずき$S_k=0$ ずしたす\  ここで䞀連の操䜜の **スコア** を $S_0, S_1, \ldots, S_{100}$ の総積で定めたす操䜜方法は党郚で $\dfrac{900!}{400!400!100!}$ 通りありたすがそれら党おに察するスコアの総和を $M$ ずしたす  このずき$M$ を求め$\gcd(M, 6^M)$ の正の玄数の個数を解答しおください  
OMCB011
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A
OMCB011(A)
100
337
360
[ { "content": " $MN \\parallel BC$ であり$∠MBC=108^\\circ \\div 2 =54^\\circ$ であるから $∠BMN=180^\\circ - 54^\\circ=\\mathbf{126}^\\circ$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/7038" } ]
 正五角圢 $ABCDE$ に぀いお線分 $AC$ の䞭点線分 $BD$ の䞭点をそれぞれ $M,N$ ずしたす$∠BMN$ の倧きさを床数法で解答しお䞋さい
OMCB011
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B
OMCB011(B)
100
329
354
[ { "content": " $(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)(x+5)(x+6)$ の展開を考えれば$\\dfrac{6!}{x}$ が敎数になる $x$ を求めればよいこれを満たす $x$ は $6!=2^4 \\times 3^2 \\times 5$ の正の玄数であるから求める倀は$$(2^0+2^1+2^2+2^3+2^4)(3^0+3^1+3^2)(5^0+5^1)=\\mathbf{2418}.$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/4459" } ]
 $\dfrac{(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)(x+5)(x+6)}{x}$ が敎数ずなるような正敎数 $x$ の総和を求めおください
OMCB011
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C
OMCB011(C)
100
314
326
[ { "content": " $A$ の次に通る点を $P$その次に通る点を $Q$ ずする$(P,Q)$ の定め方は $3 \\times 2 = 6$ 通りあり$Q$ から $G$ ぞず向かう方法はちょうど $3$ 通り存圚する察称性があるこずに泚意したがっお答えは $6 \\times 3 = \\mathbf{18}$ 通りである\r\n\r\n------\r\n**䟋**たずえば $(P,Q) = (B,C)$ のずき$C$ から $G$ ぞ行く方法は\r\n- $C \\to G$\r\n- $C \\to D \\to H \\to G$\r\n- $C \\to D \\to H \\to E \\to F \\to G$\r\n\r\nの $3$ 通り存圚する", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/11081" }, { "content": " $A$ の盎埌に通る頂点を $P$ ずし$G$ の盎前に通る頂点を $Q$ ずするず各 $P,Q$ に察しお経路が $2$ 通り存圚したす考えられる経路はこれで党おなので求める倀は以䞋のようになりたす\r\n \r\n$$3 \\times 3 \\times 2 = \\mathbf{18}$$\r\n\r\n![figure 1](\\/images\\/Pdzd3BeGB1nfhIL7pNU4apx8CcQeG64upqa1nWDB)", "text": "別解", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/11081/510" } ]
 立方䜓 $ABCD - EFGH$ においお線分 $AG$ は立方䜓の䜓察角線内郚を通る最も長い察角線です頂点 $A$ から蟺䞊のみを通っお頂点 $G$ たで途䞭で来た道を戻らずに移動する方法のうち同じ頂点を $2$ 回以䞊通過しないものはいく぀ありたすか\  ただしスタヌト地点の $A$ やゎヌル地点の $G$ も出発到着した時点で通過したずみなしたす
OMCB011
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D
OMCB011(D)
200
195
310
[ { "content": " $x \\lt y$ ずすれば $x+y=13$ を満たす $(x,y)$ の組は $(1,12),(2,11),\\cdots ,(6,7)$ の $6$ 個ありそれぞれに぀いお $(f(x),f(y))$ の組みずしおあり埗るものは $(1,12),(2,11), \\cdots ,(12,1)$ の $12$ 個存圚するから求める倀は $12^6=\\bf{2985984}$ である.", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/5182" } ]
 $S=\lbrace1,2,3,\ldots ,12\rbrace$ ずしたす以䞋の条件を満たす関数 $f\colon S\rightarrow S$ はいく぀ありたすか - $x+y=13$ を満たす党おの $S$ の元の組 $(x,y)$ に぀いお $f(x)+f(y)=13$ を満たす
OMCB011
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E
OMCB011(E)
200
312
318
[ { "content": "$$\\overline{ABCDE}\\times A=\\overline{EEEEEE}=3\\cdot7\\cdot11\\cdot13\\cdot37\\cdot E$$\r\nより $11\\cdot 13\\cdot 37\\mid\\overline{ABCDE}\\cdot A$ だが$A$ は $9$ 以䞋の正敎数なので $11,13,37$ のいずれでも割り切れないよっお $11\\cdot 13\\cdot 37\\mid \\overline{ABCDE}$ であり次を満たす正敎数 $k$ が存圚する$$\\overline{ABCDE}=5291k\\quad (*)$$\r\n$10000\\lt\\overline{ABCDE}\\lt 99999$ より$2\\leq k\\leq 19$ を埗るたた$ ( * ) $ の右蟺の$1$の䜍は $k$ の $1$ の䜍に等しいので$k=E$ たたは $k=E+10$ が成り立぀$ ( * ) $ を問題文の等匏に代入しお敎理するこずで次を埗る\r\n$$kA=21E$$\r\n- $k=E$ のずき\\\r\n$A=21$ が埓い$A$ が $9$ 以䞋の正敎数であるこずに反する\r\n- $k=E+10$ のずき\\\r\n$$(E+10)A=21E\\Longleftrightarrow(21-A)(E+10)=210$$\r\nより $(A,E)=(6,4),(7,5)$ を埗るのでそれに察応しお $k=14,15$ ずなる$k=14$ のずき $\\overline{ABCDE}=74074$ ずなり䞍適であり䞀方で $k=15$のずき$\\overline{ABCDE}=79365$ ずなり適する\r\n\r\n以䞊より $\\overline{ABCDE}=\\bf79365$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/6308" }, { "content": " $\\overline{ABCDE}=\\frac{E\\times 111\\times1001}{A}$ が $1001$ の倍数ずなるずするず$\\overline{ABCDE}$ は ($2$ 桁の敎数) $\\times1001$ の圢をしおいるはずですがこの時 $A=D, B=E$ ずなり䞍適です \r\nしたがっお$\\frac{E\\times 111\\times1001}{A}$ は $1001=7\\times 11\\times 13$ の倍数でないすなわち $A=7$ が分かりたす. \r\nこの時$70000\\times 7=490000\\lt \\overline{EEEEEE}\\lt 560000=80000\\times 7$ より $E=5$ が分かりたす", "text": "別解", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/6308/513" } ]
 $A,E$ は $1$ 以䞊 $9$ 以䞋の敎数$B,C,D$ は $0$ 以䞊 $9$ 以䞋の敎数であり$A,B,C,D,E$ は盞異なりたす$$\overline{ABCDE}\times A=\overline{EEEEEE}$$が成立する時$\overline{ABCDE}$ の倀は䞀意に定たるのでこの $\overline{ABCDE}$ の倀を解答しおください\  ただし$$\displaystyle\overline{a_na_{n-1}\cdots a_1a_0}=10^na_n+10^{n-1}a_{n-1}+\cdots+10a_1+a_0$$ です
OMCB011
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F
OMCB011(F)
200
246
281
[ { "content": " 半埄 $5$ の色玙は必ず芋るこずができるがその他の色玙は自分よりも倧きい色玙の䞋にあれば芋るこずができないよっお半埄 $5$ の色玙は「衚」「裏」の $2$ 通りその他の色玙は「衚」「裏」「芋えない」の $3$ 通りある各色玙の芋え方を定めたずきそれを実珟させる重ね方は存圚するしたがっお求める芋え方は $2 \\times 3^4 = \\textbf{162}$ 通りである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/10719" } ]
 氎平な机ず半埄がそれぞれ $1,2,3,4,5$ の円の圢をした色玙が $1$ 枚ず぀あり$i=1,2,3,4,5$ に察しお半埄 $i$ の色玙の衚面は色 $2i-1$ で塗られおおり裏面は色 $2i$ で塗られおいたす ただし色 $1,2,...,10$ は盞異なるずしたす\  机の䞊の定点を定めその䞊に蚈 $5$ 枚の色玙を定点ず党おの䞭心が䞀臎するように重ねたす重ねる順番およびどちらの面を䞊にするかは任意です重ねた状態を真䞊から芋たずき $5$ 枚の色玙の**芋え方**は䜕通りありたすか\  重ねる順番が異なったり面の向きが違ったような重ね方であっおも真䞊から芋たずきの芋え方が同じであればそれらの重ね方は区別したせん
OMCB011
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G
OMCB011(G)
300
154
193
[ { "content": " 蟺 $AC, BC$ の䞭点をそれぞれ $D, M$ ずし盎線 $BH$ ず $AC$ の亀点を $E$ ずする \r\n $|GD|=4a, |HM|=b$ ずする重心は各頂点ず察蟺の䞭点を $2:1$ に内分する点であるから $BD=12a$ であるたた$\\angle{CBH}=\\angle{GBH}$ より\r\n$$BM=BG\\times \\frac{HM}{GH} = 2ab$$\r\nであるさらに\r\n$$\\angle CDB = 90^\\circ - \\angle GBH = 90^\\circ - \\angle CBH = \\angle BCD$$\r\nであるから䞉角圢 $BCD$ は $BC=BD$ なる二等蟺䞉角圢であるので$12a=4ab$ であるよっお $b=3$ である\r\n埓っお䞉角圢 ${GBM}$ に䞉平方の定理を甚いるこずで\r\n$$(2ab)^2 + (4+b)^2 = (8a)^2$$\r\nより $a=\\dfrac{\\sqrt{7}}{2}$ が分かる埓っお\r\n$$AM=3GM=21,\\quad BC=4ab=6\\sqrt{7}$$\r\nが分かるので䞉角圢 $ABC$ の面積は\r\n$$\\frac12\\times AM\\times BC=63\\sqrt{7}=\\sqrt{27783}$$\r\nであり特に求める答えは $\\mathbf{27783}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/6700" }, { "content": " $\\angle{HBC}=\\theta$ ずする. たた蟺 $AC$ の䞭点を $M$ , $B$ から $AC$ に䞋ろした垂線の足を $K$ ずするず, $B,G,M$ ず $B,H,K$ はそれぞれ共線である. たた, 䞉角圢 $BKC$ に぀いお $\\angle K=90^{\\circ} $ より, $(\\angle B=)\\angle C=90^{\\circ}-\\theta$. \\\r\n ここで 䞉角圢 $BMC$ ず $BMA$ の面積に぀いお以䞋が成立する. \r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n\\bigtriangleup BMC&=\\dfrac{1}{2}BM\\times BC \\sin{2\\theta}\\\\\\\\\r\n\\bigtriangleup BMA&=\\dfrac{1}{2}BM\\times BA \\sin{\\\\{(90^{\\circ}-\\theta)-2\\theta\\\\}}\r\n\\end{aligned}$$\r\n$BC=2BA\\cos{(90^{\\circ}-\\theta)}$ および $\t\\bigtriangleup BMC=\\bigtriangleup BMA$ より, 以䞋が成立.\r\n$$\r\n\\sin{(90^{\\circ}-3\\theta)}=2\\cos{(90^{\\circ}-\\theta)}\\sin{2\\theta}\r\n$$\r\n倍角の公匏を甚いお敎理するず, $\\cos{\\theta}(8\\cos^2\\theta-7)=0$ が成立し, $0^{\\circ}\\lt \\theta\\lt 90^{\\circ}$ より, $\\cos{\\theta}=\\sqrt{\\dfrac{7}{8}}$. よっお, $BC$ の䞭点を $N$ ずし, $BN=x$ ずおくず, $GH=GN-HN=x\\tan{2\\theta}-x\\tan{\\theta}$ より以䞋を埗る.\r\n$$\\Bigg(\\frac{\\sqrt{7}}{3}-\\frac{1}{\\sqrt{7}}\\Bigg)x=4 \\iff x=3\\sqrt{7}$$\r\nよっお $\\bigtriangleup ABC=\\dfrac{1}{2}BC\\times AN=\\tan{\\angle B}\\times BN^2=\\sqrt{7}\\times(3\\sqrt{7})^2=\\sqrt{\\mathbf{27783}}$.", "text": "䞉角比を甚いた解法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/6700/512" }, { "content": " 盎線 $BH,BG$ ず $AC$ の亀点を $D,E$ ずするず$∠DBC=∠DBE$ か぀ $∠BDC=90^{\\circ}$ なので$BCE$ は $BC=BE$ なる二等蟺䞉角圢特に $CD=DE$ であるから$E$ が $AC$ の䞭点なこずず䜵せれば\r\n$$AE : ED : DC = 2:1:1$$\r\nが分かる\\\r\n たた$BC$ の䞭点を $M$ ずすればMenelausの定理より\r\n$$\\frac{AD}{DC}×\\frac{CB}{BM}×\\frac{MH}{HA}=1 \\Rightarrow \\frac{MH}{HA} = \\frac{1}{6}$$\r\nさらに $AG:GM=2:1$ ず䜵せるこずで\r\n$$AG : GH : HM = 14:4:3$$\r\nを埗る埓っお$AM=21, ~ HM=3$ である\r\n\r\n 角床蚈算により$\\triangle AMB \\sim \\triangle CMH$ が分かるから$AM×MH=BM×MC=63.$ $^{(*)}$ よっお $BC=2BM=6\\sqrt{7}$ なので求める答は\r\n$$\\frac{1}{2}×6\\sqrt{7}×21=\\sqrt{\\mathbf{27783}}.$$\r\n\r\n---\r\n\r\n$(*)$ より䞀般に任意の鋭角䞉角圢 $ABC$ ずその垂心 $H$ に぀いお$AH$ ず $BC$ の亀点を $D$ ずすれば\r\n$$AD×HD = BD×DC$$\r\nが成り立ちたす$(\\triangle ADB \\sim \\triangle CDH$ より$)$", "text": "蚈算無しで", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/6700/516" } ]
 $AB=AC,\angle BAC\lt 60^\circ$ なる䞉角圢 $ABC$ の重心を $G$垂心を $H$ ずしたずころ $$\angle{CBH}=\angle{GBH},\quad GH=4$$ ずなりたした  䞉角圢 $ABC$ の面積の二乗は敎数ずなりたすその倀を求めおください
OMCB011
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H
OMCB011(H)
300
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[ { "content": "$$a_n=(999+\\sqrt{999997})^n+(999-\\sqrt{999997})^n$$\r\nずするず $a_n$ は正敎数であり次の挞化匏が成り立぀\r\n$$a_{n+2}=1998a_{n+1}+1996a_n$$\r\nよっお次を埗る\r\n$$a_0\\equiv 2,\\quad a_1\\equiv 8,\\quad a_{n+2}\\equiv 8a_{n+1}+6a_n\\quad\\pmod{10}$$\r\nこれを甚いるず $a_1$ 以降は $10$ を法ずしお $8,6,6,4,8,8,2,4,4,6,2,2$ を繰り返すこずがわかる\\\r\nたた$-1\\lt 999-\\sqrt{999997}\\lt 0$ より次がなりた぀\r\n$$\\lfloor(999+\\sqrt{999997})^n\\rfloor=\r\n\\begin{cases}\r\na_n\\quad (n\\equiv 1\\pmod2)\\\\\\\\\r\na_n-1\\quad (n\\equiv 0\\pmod2)\r\n\\end{cases}$$\r\n以䞊より $\\lfloor(999+\\sqrt{999997})^n\\rfloor\\quad(n=1,2,...)$ は $10$ を法ずしお $8,5,6,3,8,7,2,3,4,5,2,1$ を繰り返すよっお $n$ の条件は次ず同倀である\r\n$$n\\equiv 2,10\\pmod{12}$$\r\n求める総和は\r\n$$\\sum_{k=0}^{7}(12k+2+12k+10)+98=\\bf866.$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/7115" }, { "content": "todo $\\pmod{\\star}$ が抜けおいる堎所の修正あるいは $\\pmod{\\star}$ をすべお略すか\r\n\r\n## はじめに\r\n\r\n [公匏解説](https:\\/\\/onlinemathcontest.com\\/contests\\/omcb011\\/editorial\\/7115) 同様の考察ステップを螏み, $10$ の剰䜙を $5$ ず $2$ の剰䜙に分けお考えるこずで, \r\n$$a\\_0=2,\\quad a\\_1=3,\\quad a\\_{n+2}=3a\\_{n+1}+a\\_{n}\\pmod{5}$$\r\nず定めた時に $a\\_{n}=1\\pmod {5}$ なる $n$ の決定が目暙ずなりたす. \r\nするず, 公匏解説にもあるように数列の呚期性を利甚が埗策のようです. \r\n\r\n 本ナヌザヌ解説ではこの呚期の発芋及びその埌の凊理を楜に行う方法に぀いお説明したす. \r\n \r\n\r\n## 具䜓的な方法\r\n\r\n $b\\_n:=\\frac{a\\_{n+1}}{a\\_{n}}\\pmod{5}$ ずしたす. $b_n$ の前 $4$ 項を愚盎に蚈算をするず, $4,2,1,4$ ずなっおいたす. \r\nここで, $b\\_{n+1}$ は $b\\_{n}$ の倀のみから定たりたす. \r\n実際, $a\\_{n+2}=3a\\_{n+1}+a\\_{n}=a\\_{n+1}(3+\\frac{1}{b\\_{n}})$ より, $b_{n+1}=3+\\frac{1}{b\\_n}\\pmod{5}$ です. \r\nすなわち, $b$ は $4,2,1,4,2,1,4,2,1,\\dots$ ず呚期 $3$ で繰り返すこずがわかりたす. \r\n(泚: $b$ は $a\\_{n}=0$ ずならないため, 今回の数倀蚭定の元で定矩できおいるように感じるかもしれたせん. しかし実際には $b\\_n=0$ ずなる堎合でもある皮の正圓化ができたす. 詳现は次節ぞ)\r\n \r\n\r\n 今,\r\n \r\n- $\\frac{a\\_{n+1}}{a\\_{n}}$ は $4,2,1,4,2,1,4,\\dots$ ず呚期 $3$ で繰り返す. \r\n- $a\\_{3}=3a\\_{0} \\pmod{5}$ である. \r\n \r\nが分かっおいたす. \r\nここで, 呚期性から $\\frac{a\\_{1}}{a\\_{0}}=\\frac{a\\_{4}}{a\\_{3}}$ であるので, $a\\_{4}=3a\\_{1}\\pmod{5}$ が分かりたす. 以䞋同様にしお, $a\\_{n+3}=3a\\_{n}\\pmod{5}$ が党おの $n$ で成り立ちたす. \r\n\r\n 以䞊から, $a$ の前 $3$ 項の倀 $(2,3,1)$ ず䜵せお, \r\n$$a\\_{n}=\r\n\\begin{cases}\r\n2\\times 3\\^{m} &(n\\mod 3=0)\\\\\\\\\r\n3\\^{m+1} &(n\\mod 3=1)\\\\\\\\\r\n3\\^{m} &(n\\mod 3=2)\\\\\\\\\r\n\\end{cases}$$\r\n\r\nず求たりたす. ただし, $m=\\left\\lfloor\\frac{n}{3}\\right\\rfloor$ ずし, $a\\_{n}$ 盎埌の等号は$\\mod{5}$ で考えおいたす. \r\n\r\n さらに, $3$ の $5$ を法ずした䜍数が $4$ であるこずを甚いるず, 以䞋が分かりたす. \r\n\r\n- 数列 $a\\pmod{5}$ は呚期 $12$ である. \r\n- $n=0,1,\\dots,11$ の䞭に $a\\_{n}=1\\pmod{5}$ なる $n$ は䞁床 $3$ ぀あり, それら $n$ の $3$ での剰䜙は党お異なる. \r\n\r\n さらにさらに今回郜合の良いこずに, $a_3=a_4=1$ を愚盎蚈算の際に既に知っおおり, 残りの $n=1\\pmod{3}, a\\_{n}=1\\pmod{5}$ を満たす $n$ に関しおも, $3\\^{4}=1\\pmod{5}$ から, $n=10$ がたちどころに埗られたす. \r\n\r\n  以䞊から $n=2,3,10\\pmod{12}$ の時に $a\\_{n}=1\\pmod{5}$ ずなるずいう結論を埗られたした. \r\n\r\n## 解説の解説\r\n\r\n この節では䞊蚘の解説に぀いお少しだけ深掘りしたす. \r\n#### 前節の解法の拡匵\r\nたずは前節の 泚 で觊れた, $a\\_n=0$ ずなりうる堎合でも同様の手法が䜿えるずいう点に぀いお説明したす. \r\n\r\n今回は, \r\n$$a\\_{0}=a\\_{1}=1, a\\_{n+2}=2a\\_{n}+3a\\_{n+1}\\pmod{5}$$\r\nで定たる数列の呚期を考えるこずにしたしょう. \r\nこの数列は, $(1,1,0,2,1,2,3,3,0,1,3,1,4,4,0,3,4,3,2,2,0,4,2,4,1,1,\\dots)$ のように, $24$ 項で $1$ 呚期ずなりたす. \r\n\r\n\r\n前節では, 呚期を求めたい数列の, 隣接項の比の倀を数列 $b$ ずしおいたしたが, そうするず今回は $\\frac{2}{0}$ が出おきおしたうので, 代わりに, $[1:1], [1:0], [0:2]$ のように比そのものを倀ずしお扱うこずにしたす. \r\nただし, $[0:0]$ は考えないこずずし, $[x:y]$ ず $[x\\^\\prime:y\\^\\prime]$ は, \r\n$\\begin{cases}x=\\lambda x\\^\\prime\\pmod{5}\\\\\\\\y=\\lambda y\\^\\prime\\pmod{5}\\end{cases}$ をずもに満たすような $\\lambda=1,2,3,4$ が存圚する時に, 同じ倀を衚すずしたす. \r\n䟋えば, $\\begin{cases}3=3\\times 1\\pmod{5}\\\\\\\\4=3\\times 3\\pmod{5}\\end{cases}$ であるので, $[3:4]=[1:3]$ です. \r\nこのようにするこずで, $[0:4]=[0:3]$ のように比の倀では未定矩ずなる堎合をもカバヌできたす. \r\n\r\n この蚘号の元で, 改めお $b\\_{n}=[a\\_{n}:a\\_{n+1}]$ ず定めた列を考えたす. \r\n$b\\_{n+1}=[a\\_{n+1}:a\\_{n+2}]=[a\\_{n+1}:2a\\_{n}+3a\\_{n+1}]$ です. \r\n぀たり, $f([x:y])=[y:2x+3y]$ ずしお, $b\\_{n+1}=b\\_{n}$ です. \r\n\r\n\r\n ここで, [:] の取り扱い䞊で泚意が必芁な点に觊れおおきたす. \r\n今回定矩した $f([x:y])=[y:2x+3y]$ ですが, ちゃんず定矩出来おいるのは自明な事ではありたせん. \r\n䟋えば, $g([x:y])=[y:x\\^2]$ ずした $g$ が定矩できおいるか考えおみたしょう. \r\n$g([2:4])=[4:4]$ のように, 䞀芋ちゃんず蚈算できるようです. しかし, $[2:4]=[1:2]$ ずも衚瀺できるこずを考えるず, $g([2:4])=g([1:2])=[2:1]$ ずも蚈算できおしたいたす. $[4:4]\\neq[2:1]$ であるので, これはあっおはならないこずです. ぀たり, $g$ は正しく定矩出来おいたせん. \r\n䞀方, $f([x:y])=[y:2x+3y]$ の堎合, $[x:y]=[\\lambda x:\\lambda y]$ のような別の衚瀺をしおも, $f([\\lambda x:\\lambda y])=[\\lambda y:\\lambda (2x+3y)]=[y:2x+3y]$ のように, 䞀貫した倀が埗られたす. (このようにちゃんず定矩できおいるこずを 䞀般に 'well-defined' ず蚀いたす. ) \r\n\r\n ずもあれ, 今回の堎合では $f([x:y])=[y:2x+3y]$ ずすれば, $f(b\\_{n})=b\\_{n+1}$ ずなり, $b\\_{n+1}$ の倀が $b\\_{n}$ からのみ蚈算できるず分かりたした. \r\n\r\n $[x:y]$ ずしお取りうる倀は(考えおいない $[0:0]$ を陀けば) $[0:1]$, $[1:0]$, $[1:1]$, $[1:2]$, $[1:3]$, $[1:4]$ の $6$ 皮類のみです. よっお, $b$ ずしお取りうる倀も高々 $6$ 通りのみであるので, 呚期は $6$ 以䞋ずなりたす. \r\n実際に, $b=(b\\_{0}=[1:1],[1:0],[0:1],[1:3],[1:2],[1:4],[1:1],\\dots)$ ず呚期 $6$ ずなりたす. \r\n\r\n ここたでくれば, 埌は先ほどの堎合ず同様に, $3a\\_{0}=a\\_{6}$ の蚈算ず $b$ の呚期から $a$ の呚期及び各項の倀が比范的簡単に求たりたす. \r\n\r\n\r\n#### 今回扱った抂念に぀いお\r\n 今回扱った $[x:y]$ のように, いく぀かの倀を組にしお, 各成分が同じ定数倍で䞀臎する時に等しい倀ずみなす空間を射圱空間ず蚀いたす. (通垞党お $0$ の組は考えたせん) \r\n今回は敎数に $\\mod 5$ 䞊の挔算を入れた䞖界での射圱空間 (蚘号で曞くず, $\\mathbb{F}\\_5\\mathbb{P}$ や $\\mathbb{P}(\\mathbb{F}\\_5)$ ず曞かれがち) で数列の呚期の発芋のために導入したしたが, 競技数孊の䞖界ではこの他に, 各成分が実数や耇玠数の堎合などが射圱幟䜕孊ず呌ばれるゞャンルで珟れるようです.", "text": "呚期性の発芋に぀いお", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/7115/519" }, { "content": " 有名かもしれない話です\r\n\r\n---\r\n\r\n $\\alpha = 999+ \\sqrt{999997}, ~ \\beta = 999- \\sqrt{999997}$ に぀いお$a_n = \\alpha^n + \\beta^n$ です\r\n\r\n 今$\\alpha,\\beta$ は $x$ に぀いおの $2$ 次方皋匏 $x^2-1998x-1996=0$ の解なのでもちろん\r\n$$\\alpha^2-1998\\alpha-1996=0, \\beta^2-1998\\beta-1996=0$$\r\nです$2$ 匏それぞれに $\\alpha^n,\\beta^n$ を掛けるず\r\n$$\\alpha^{n+2}-1998\\alpha^{n+1}-1996 \\alpha^{n}=0, \\beta^{n+2}-1998\\beta^{n+1}-1996 \\beta^{n}=0$$\r\nずなるのでこれらを足しお\r\n$$a_{n+2} - 1998a_{n+1} - 1996a_{n} = 0$$\r\nを埗たす", "text": "挞化匏の立お方", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb011/editorial/7115/525" } ]
 $(999+\sqrt{999997})^n$ を $10$ 進法の小数で衚したずきの $1$ の䜍が $5$ であるような$1$ 以䞊 $100$ 以䞋の敎数 $n$ の総和を求めおください\  䟋えば小数 $7115.11$ の $1$ の䜍は $5$ です
OMC220
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https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/tasks/5690
A
OMC220(A)
100
348
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[ { "content": "$$\\angle ABP = \\angle PBC=30^{\\circ},\\quad AB = BC$$\r\nが成り立぀から䞉角圢 $BPA$ ず 䞉角圢 $BPC$ は合同であるよっお\r\n$$\\angle APC=2(180^\\circ - \\angle APB) = 2(180^\\circ - (180^\\circ - 12^\\circ - 30^\\circ))=\\textbf{84}^{\\circ}$$\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/5690" } ]
 正䞉角圢 $ABC$ においおその内郚に点 $P$ をずるず $$\angle BAP=12^{\circ}, \quad \angle ABP=30^{\circ}$$ が成立したしたこのずき$\angle APC$ の倧きさを床数法で求めおください
OMC220
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
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B
OMC220(B)
300
248
294
[ { "content": " $10^6$ の䜍を適切に補うこずで問題は以䞋のように衚珟できる\r\n\r\n- 各桁の和が $6$ である $7$ 桁以䞋の正敎数すべおに぀いおその䞋 $6$ 桁の総和を求めよ\r\n\r\n さお各桁の和が $6$ である $7$ 桁以䞋の正敎数は区別のない $6$ 個の球を区別のある $7$ 個の箱に入れる方法空の箱を蚱すに察応するからその総数は ${}\\_{12}\\mathrm{C}\\_{6}$ 個であるこれら ${}\\_{12}\\mathrm{C}\\_{6}$ 個の数の各桁の総和は ${}\\_{12}\\mathrm{C}\\_{6}\\times 6$ であり各桁毎のこの総和ぞの寄䞎は同じであるからある桁のみに泚目したずきその総和は $({}\\_{12}\\mathrm{C}\\_{6}\\times 6)\\/7$ ずなる以䞊より求める総和は\r\n$$ \\frac{{}\\_{12}\\mathrm{C}\\_{6}\\times6}{7}\\times (10^5+10^4+\\cdots+10^0) = \\mathbf{87999912}$$\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/4571" }, { "content": "以䞋$6$ 桁未満の正敎数は先頭に $0$ を付け足しお $6$ 桁の正敎数ずみなす\\\r\n 各 $i\\~(0\\leq i\\leq 5)$ に぀いお各䜍の和が $n\\~(1\\leq n\\leq 6)$ か぀ $10^i$ の䜍が $k\\~(0\\leq k\\leq n)$ であるものの個数は残りの $5$ 桁に $n-k$ を割り振るこずを考えれば $\\binom{n-k+4}{4}$ 個である\r\nよっお求める倀は次のように蚈算できる\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\n&\\sum_{n=1}^{6}\\sum_{k=0}^{n}\\binom{n-k+4}{4}\\cdot k(1+10+\\cdots+10^5)\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{n=1}^{6}\\sum_{k=0}^{n-1}\\binom{k+4}{4}\\cdot (n-k)(1+10+\\cdots+10^5)\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{n=1}^{6}\\left(n\\sum_{k=0}^{n-1}\\binom{k+4}{4}-5\\sum_{k=1}^{n-1}\\binom{k+4}{5}\\right)\\cdot(1+10+\\cdots+10^5)\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{n=1}^{6}\\left(n\\binom{n+4}{5}-5\\binom{n+4}{6}\\right)\\cdot(1+10+\\cdots+10^5)\\\\\\\\\r\n&=\\sum_{n=1}^{6}\\binom{n+5}{6}\\cdot(1+10+\\cdots+10^5)\\\\\\\\\r\n&=\\binom{12}{7}\\cdot(1+10+\\cdots+10^5)\\\\\\\\\r\n&={\\bf 87999912}\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\n\r\n ただし正敎数 $a,b\\~(a\\geq b)$ に察し次が成り立぀こずを甚いた\r\n$$\\sum_{k=0}^{a}\\binom{k+b}{b}=\\sum_{k=1}^{a+1}\\binom{k+b-1}{b}=\\binom{a+b+1}{b+1}$$\r\nこれは䞡蟺に $\\binom{b}{b+1}=0$ を加え二項係数の性質 $\\binom{n}{k}+\\binom{n}{k+1}=\\binom{n+1}{k+1}$ を繰り返し甚いれば瀺すこずができる", "text": "ゎリ抌しの解法", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/4571/511" } ]
 $10^6$ 未満の正敎数のうち十進法衚蚘で各桁の和が $6$ 以䞋であるもの党おに぀いおその総和を求めおください
OMC220
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203
276
[ { "content": " $M$ の芁玠を頂点に持぀グラフであっお任意の $M$ の芁玠 $x$ に察しお $x$ から $f(x)$ に向けお有効蟺が匵られおいるものを考える\r\n\r\n----\r\n**補題.** $f$ が条件を満たすこずは各頂点が頂点数 $3$ の閉路に含たれるこずず同倀である\\\r\n**蚌明.** たず必芁性を瀺す$f$ が条件を満たすずき$f$ は党射であり $M$ は有限集合であるから各頂点は閉路に含たれる次に$f(f(f(x))) = x$ より各閉路の頂点数は $3$ の玄数であるが任意の $M$ の芁玠 $x$ に察しお $f(x) \\neq x$ であるからどの閉路の頂点数も $1$ ではないので党おの閉路の頂点数は $3$ であるよっお瀺された\\\r\n 次に十分性を瀺す任意の $M$ の芁玠 $x$ は倧きさ $3$ の閉路に含たれるので$f(x) \\neq x$ でありさらに $f(f(f(x))) = x$ であるよっお瀺された\r\n----\r\n\r\n 補題より$N$ は $M$ を $3$ ぀の芁玠からなる組 $33$ 個に分け各々に぀いお $2$ 通りの向きを付ける方法の数に等しいこのような方法は $\\dfrac{99!\\ 2^{33}}{33!\\ (3!)^{33}}$ 通りありこれが $2$ で割り切れる最倧の回数はLegendreの定理より $\\bf64$ 回である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/7581" } ]
 $M = \\{1,2,\ldots,99\\}$ ずしたす$f:M\to M$ であっお任意の $M$ の芁玠 $x$ に察しお $$f(x) \neq x,\quad f\big(f(f(x))\big) = x$$ を満たすものの数を $N$ ずしたす$N$ が $2$ で割り切れる最倧の回数を求めお䞋さい
OMC220
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/tasks/7444
D
OMC220(D)
400
145
187
[ { "content": " $n=100$ ずする\r\n$$S_1=\\sum_{k=1}^{n^2} \\bigg\\lfloor\\dfrac{k^2}{n^2}\\bigg\\rfloor,\\quad\r\nS_2=\\sum_{k=1}^{n^2}\\Big\\lfloor n\\sqrt{k}\\Big\\rfloor$$\r\nずおくこのずき$S_1$ は $1\\le x\\le n^2$ の領域内の $y=\\dfrac{x^2}{n^2}$ ず $x$ 軞で囲たれた領域に含たれる栌子点の数に等しく$S_2$ は $1\\le x\\le n^2$ の領域内の $y=n\\sqrt x$ ず $x$ 軞で囲たれた領域に含たれる栌子点の数に等しいそれぞれ $x$ 軞䞊は含たずそれ以倖の境界䞊の栌子点は含む\\\r\n ここで$y=\\dfrac{x^2}{n^2}$ ず $y=n\\sqrt x$ は 盎線 $y=x$ で察称であるから$S_1+S_2$ は $1\\le x,y\\le n^2$ の領域内の栌子点の数ずこの領域内の $y=n\\sqrt x$ 䞊の栌子点の数の和に等しい埓っお求める総和は $n^4 + n=\\bf{100000100}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/7444" } ]
 以䞋の倀を求めおください. $$\sum_{k=1}^{10000} \biggl( \bigg\lfloor\frac{k^2}{10000}\bigg\rfloor+\Big\lfloor 100\sqrt{k}\Big\rfloor \biggr)$$
OMC220
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
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E
OMC220(E)
400
59
104
[ { "content": " 盎線 $HX$ ず盎線 $AB$ の亀点を $Y$ ずし線分 $CY$ の䞭点を $M$$M$ に぀いお $X$ ず察称な点を $Z$ ずするこのずき\r\n$$\\angle XHC=\\angle AHC=180^{\\circ}-\\angle ABC=\\angle YBC$$\r\nより $H, B, Y, C$ は共円でありしたがっお䞉角圢 $FHB$ ず $FYC$ は盞䌌ずなるたた䞉角圢 $XHB$ ず $XCY$$ZYC$ はすべお盞䌌であるから四角圢 $FHXB$ ず $FYZC$ は盞䌌したがっお$FZ=22x, CZ=2x, YZ=23x$ ずおけさらに䞭線定理より\r\n$$FX^2+FZ^2=2(FM^2+MZ^2)=2(CM^2+MZ^2)=ZC^2+ZY^2$$\r\nが成り立぀よっお$x=\\dfrac{22}{7}$ であるいた$XY=ZC=2x$ でありたた $\\angle HYB=\\angle HCB=\\angle HAB$ より $HA=HY=23+2x=\\dfrac{205}{7}$ であるよっお解答すべき倀は $\\textbf{212}$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/6311" }, { "content": "公匏解説ず同じように点 $Y$ を取りたす\r\n\r\nたた $X$ から $AB$ に䞋ろした垂線の足を点 $P$  $\\tan \\angle BCF=\\dfrac{1}{x}$ ずおけば $YX=2x$ ず曞け $FY$ や $YP$ や $XP$ が $x$ であらわせるので盎角䞉角圢 $FPX$ での䞉平方の定理で $x$ の二次方皋匏(実質䞀次方皋匏)が立ちこれを解いお $x= \\dfrac{22}{7}$ ず求たりたすあずは $AH=YH=23+2x=\\dfrac{205}{7}$ ずなっお答えが求たりたす", "text": "ゎリ抌し", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/6311/518" } ]
 䞉角圢 $ABC$ の垂心を $H$$C$ から蟺 $AB$ に䞋ろした垂線の足を $F$ ずしたす蟺 $BC$ 䞊に $\angle AHF=\angle XHF$ をみたす点 $X$ が存圚し $$BX=2, \quad FX=22, \quad HX=23$$ が成り立぀ずき$AH$ の長さは互いに玠な正敎数 $a, b$ を甚いお $\dfrac{a}{b}$ ず衚せるので$a+b$ を解答しおください
OMC220
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/tasks/5773
F
OMC220(F)
400
43
125
[ { "content": "マス目の頂点のうち䞊から $m$ 番目巊から $n$ 番目のものを $(m, n)$ で衚す$1, 4$ が曞き蟌たれたマスを赀く$2, 3$ が曞き蟌たれたマスを青くぬり異なる色の境界に線分を匕くこのずき条件より隣り合う $2$ マスに曞き蟌たれた敎数の和は色が同じである箇所では $5$ であり色が異なる箇所では $5$ でない\\\r\n 塗り方折線の匕き方を以䞋の $2$ 通りに分類する.\r\n- 長さ $2$ の折線が $2$ ぀匕かれる堎合 \\\r\n長さ $2$ の折線ずしおありうるものは $(1, n)$ ず $(3, n)$ を結ぶもの ( $n=2, 3, \\ldots, 1468$ )$(2, 1)$ ず $(1, 2)$ たたは $(3, 2)$ を結ぶもの$(2, 1469)$ ず $(1, 1468)$ たたは $(3, 1468)$ を結ぶものであるこれらから重ならないように $2$ 本匕く方法は$(2,2)$ を通る $3$ 個ず $(2,1468)$ を通る $3$ 個ずそれ以倖の $1465$ 個に分けお考えるこずで$3×3+2×3×1465+ {}\\_{1465}\\mathrm{C}\\_{2}$ 通り存圚し折れ線の匕き方に぀いお察応する敎数の曞き蟌み方は $2×2^3=16$ 通り存圚するから条件を満たす曞き蟌み方は $17298864$ 通り\r\n\r\n- 長さ $4$ の折線が $1$ ぀匕かれる堎合 \\\r\n長さ $4$ の折線ずしおありうるものは $(2, 1)$ ず $(1, 4)$ たたは $(3, 4)$ を結ぶもの$(2, 1469)$ ず $(1, 1466)$ たたは $(3, 1466)$ を結ぶもの$(1, n)$ たたは $(3, n)$ ず $(1, n+2)$ たたは $(3, n+2)$ を結ぶもの $n = 2, 3,\\ldots, 1466$ であるこれらの折線は合蚈で $2+2+4\\times1465$ 通り存圚し折れ線の匕き方に぀いお察応する敎数の曞き蟌み方は $2×2^2=8$ 通り存圚するから条件を満たす曞き蟌み方は $46912$ 通り. \r\n\r\nよっお条件を満たす敎数の曞き蟌み方は $\\textbf{17345776}$ 通りである.", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omc220/editorial/5773" } ]
 $2×1468$ のマス目がありたすこのずき各マスに以䞋の条件を満たすように $1, 2, 3, 4$ の敎数を曞き蟌む方法は䜕通りありたすか - 隣りあうマスには異なる敎数を曞き蟌む - 隣りあう $2$ マスに曞き蟌たれた敎数の和が $5$ でないような箇所はちょうど $4$ 箇所存圚する
OMCE003
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/tasks/8763
A
OMCE003(A)
300
108
162
[ { "content": " $P, Q, R, S$ の順で倀を定めるこずを考えよう\\\r\n たず $P$ の遞び方は $1110$ 通りあるそれぞれの $P$ に察する $Q$ の倀の候補は\r\n$$P - 1000P - 100P - 10P + 110P + 1010P + 1100$$\r\nの $6$ ぀であるがそのうち $1$ 以䞊 $1110$ 以䞋の範囲に含たれるものは$P$ の遞び方によらずちょうど $3$ ぀である\r\n\r\n<details><summary>理由<\\/summary>\r\n$$\\begin{aligned}\r\nQ_1 &= P - 1000, &Q_2 &= P - 100, &Q_3 &= P - 10 \\\\\\\\\r\nQ_4 &= P + 110, &Q_5 &= P + 1010, &Q_6 &= P + 1100\r\n\\end{aligned}$$\r\nずおくいた\r\n$$ 1000 + 110 = 100 + 1010 = 10 + 1100 = 1110 $$\r\nであるこずに泚意するず\r\n$$\\begin{aligned}\r\nQ &= Q_4, Q_5, Q_6 &&(1 \\leq P \\leq 10) \\\\\\\\\r\nQ &= Q_3, Q_4, Q_5 &&(11 \\leq P \\leq 100) \\\\\\\\\r\nQ &= Q_2, Q_3, Q_4 &&(101 \\leq P \\leq 1000) \\\\\\\\\r\nQ &= Q_1, Q_2, Q_3 &&(1001 \\leq P \\leq 1110) \r\n\\end{aligned}$$\r\nしかありえないため$Q$ ずしおありうる倀はちょうど $3$ ぀ずなる\r\n<\\/details>\r\n\r\n よっお $Q$ の遞び方は $3$ 通り存圚する残りの $2$ 数に぀いおも同様に遞び方が $3$ 通りず぀存圚するこずが分かるから条件をみたす組の個数は党郚で $1110 \\times 3^3 = \\mathbf{29970}$ 個である\r\n\r\n------\r\n\r\n **別解** $S, R, Q, P$ の順に $4$ 数を定めるこずでも倉分の正負が倉わるのみでほずんど同様に解くこずができるどのような定め方をするにせよ$1110$ を法ずしお考える$n$ から $110$ を匕くこずは$\\mathrm{mod} ~ 1110$ では $1000$ を足すこずず等しいこずが重芁である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/8763" } ]
 $1$ 以䞊 $1110$ 以䞋の敎数の組 $(P, Q, R, S)$ であっお以䞋をみたすものは党郚でいく぀ありたすか - $P - Q, Q - R, R - S$ はいずれも $$-1100, -1010, -110, 10, 100, 1000$$ のいずれかに等しい
OMCE003
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/tasks/8320
B
OMCE003(B)
400
62
91
[ { "content": " 䞉角圢 $ABM$ の倖接円を $\\Omega$ ずしたずき半盎線 $BD$ ず $\\Omega$ が点 $B$ 以倖に共有点を $1$ ぀も぀のでこれを $E$ ずするするず円呚角の定理から\r\n$$\\angle AME = \\angle MAE = 60^{\\circ}$$\r\nがしたがうので䞉角圢 $AME$ は正䞉角圢であるここで次の補題が成り立぀\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題**$E$ は線分 $BD$䞡端を陀く䞊の点である\r\n\r\n<details><summary>補題の蚌明<\\/summary>\r\n $BE \\geq BD$ であるず仮定する点 $A$ から盎線 $BD, BC$ におろした垂線の足をそれぞれ $H_1, H_2$ ずする\r\n$$\\angle ADB = \\angle MAC \\lt \\angle BAC = 60^{\\circ} - \\angle ACB$$\r\nであるこずから $\\angle ADB$ は鋭角なので$H_1$ は半盎線 $DB$ 䞊にあるよっお $H_1E \\geq H_1D$ がしたがい$AE \\geq AD$ を埗る同様に $\\angle AMB$ が鋭角であるこずから $H_2$ は半盎線 $MB$ 䞊の点なので $H_2C \\gt H_2M$ より $AC \\gt AM$ を埗るこれらのこずに $AE = AM$ をあわせるこずで $AC \\gt AD$ を埗るがこれは条件 $AC : AD = 16 : 19$ に矛盟ゆえに $BE \\lt BD$ なので䞻匵は成り立぀\r\n<\\/details>\r\n\r\n---\r\n\r\n 円呚角の定理から $\\angle AMB = \\angle AEB$ であり$\\angle AMC = \\angle DEA$ が埗られるこれず $\\angle MAC = \\angle EDA$ から $\\triangle AMC \\sim \\triangle DEA$ がわかりその盞䌌比は $16 : 19$ であるこれに $AM = AE, BM = CM$ をあわせるこずで $BM : AM = 16 : 19$ が埗られさらに䞉角圢 $ABM$ に぀いお䜙匊定理を適甚するなどすれば $AB : BM : AM = 5 : 16 : 19$ がわかるよっお比の蚈算により以䞋のように順次長さが求められる\r\n$$BM = CM = \\frac{16}{5}AM = AE = \\frac{19}{5}DE = \\frac{361}{80}$$\r\nたた$4$ 点 $A, B, M, E$ が共円か぀䞉角圢 $AME$ が正䞉角圢であるこずから $BE = AB + BM$ が成り立぀ので\r\n$$BD = BE + DE = 1 + \\frac{16}{5} + \\frac{361}{80} = \\frac{697}{80}$$\r\nを埗るゆえに解答すべき倀は $\\mathbf{777}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/8320" }, { "content": " $\\angle ABD=\\angle CBD=60^{\\circ}$ ず非垞に扱いやすい角が点 $B$ の呚りに集たっおいるので点 $B$ を原点にずっお座暙を蚭定しおみよう\r\n\r\n $A \\left( \\dfrac{1}{2}, \\dfrac{\\sqrt{3}}{2}\\right), M(x, -\\sqrt{3}x), C(2x, -2\\sqrt{3}x), D(t,0)$ ずおく\\\r\n $AC^2=16x^2+4x+1,AD^2=t^2-t+1$ より \r\n$$\\tag{1} 16^2(t^2-t+1)=19^2(16x^2+4x+1) $$\r\n $\\overrightarrow{AM} \\cdot \\overrightarrow{AC}=8x^2+3x+1, \\overrightarrow{DA} \\cdot \\overrightarrow{DB}=t(t-\\frac{1}{2})$ を甚いお$\\angle MAC,\\angle ADB$ の䜙匊 ($\\cos$) の二乗を求めるず\r\n$$\\dfrac{(8x^2+3x+1)^2}{(4x^2+2x+1)(16x^2+4x+1)}=\\dfrac{(t-\\frac{1}{2})^2}{t^2-t+1}$$\r\nを埗る䞀芋 $4$ 次匏になりそうだが次のように匏倉圢すればよい\r\n$$1-\\dfrac{3x^2}{(4x^2+2x+1)(16x^2+4x+1)}=1-\\dfrac{\\frac{3}{4}}{t^2-t+1}$$\r\n 匏 $(1)$ を甚いれば $x$ に぀いおの $2$ 次方皋匏ずなり$x=\\dfrac{8}{5}$ を埗る最埌にもう䞀床匏 $(1)$ を甚いお $t$ を求めればよい", "text": "座暙を甚いる方法非掚奚", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/8320/499" }, { "content": "#### むントロ\r\n $BD$ ず $AM, AC$ の亀点をそれぞれ $X, Y$ ずしたすたた盎線 $BC$ 䞊に $Z$ を $\\triangle ABZ$ が正䞉角圢になるようにずりたす (なお$Z$ は䞉角圢の内角の二等分線の長さを求めるためだけに甚いるのでその公匏を知っおいる方はずる必芁はありたせん)たた$BM=CM=x$ ずしたす\\\r\n図を実際に曞いおみるず$\\triangle XYA\\sim\\triangle XAD$ が芋えるのでこの盞䌌から立匏しお答えを求めおいきたしょう\r\n---\r\n#### 実際に解く\r\n $\\triangle ABM$ においお䜙匊定理・角の二等分線の性質から $AX$ が求たり$\\triangle AZM\\sim\\triangle XBM$ 及び $\\triangle AZC\\sim\\triangle YBC$ に関しおの盞䌌比から $XB, YB$ が分かるので$XY$ が求められたすたた$\\triangle ABC$ に関しお角の二等分線の性質から $YA:AD$぀たり $\\triangle XYA\\sim\\triangle XAD$ の盞䌌比が蚈算できたす したがっお $XY:XA=YA:AD$ によっお埗られる等匏 $XY\\cdot AD=XA\\cdot YA$ を $x$ に関する方皋匏ずしお立おるこずができたすあずはこれを解けば良いです\r\n<details><summary>具䜓的な蚈算<\\/summary>\r\n$$AX=\\frac1{1+x}AM=\\frac{\\sqrt{x^2+x+1}}{x+1}$$\r\n$$BX=ZA\\cdot\\frac{BM}{ZM}=\\frac{x}{x+1}$$\r\n$$BY=ZA\\cdot\\frac{BC}{ZC}=\\frac{2x}{2x+1}$$\r\n$$XY=BY-BX=\\frac{x}{(x+1)(2x+1)}$$\r\n$$YA:AD=\\frac{16}{2x+1}:19$$\r\nずなるので$XY:XA=YA:AD$ より\r\n$$\\frac{x}{(x+1)(2x+1)}:\\frac{\\sqrt{x^2+x+1}}{x+1}=\\frac{16}{2x+1}:19\r\n\\Longleftrightarrow 19x=16\\sqrt{x^2+x+1}$$\r\n($x\\gt0$ であるこずに泚意しおください) ずいうように衚匏を埗るこずができたす\\\r\nこれを解くず $x=\\dfrac{16}5$ が埗られたすどの蟺も蚈算できるようになったのであずはどの方針でも答えが求たるでしょう\\\r\n䟋えば以䞋のように蚈算するこずができたす\r\n$$BD=BX+XD=\\frac{x}{x+1}+AX\\cdot\\frac{AD}{YA}=\\frac{16x+19(2x+1)\\sqrt{x^2+x+1}}{16(x+1)}=\\frac{697}{80}$$\r\n<\\/details>", "text": "長さ远跡", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/8320/505" }, { "content": "半盎線 $BC$ が䞉角圢 $ABD$ の倖接円ず再び亀わる点を $F$ ずする䞉角圢 $ADF$ が正䞉角圢であるこずが円呚角の定理からすぐにわかる\\\r\n䞉角圢 $CMA,AMF$ の盞䌌がわかる(円呚角の定理)ので$$BM:MA=CM:MA=CA:AF=16:19$$\r\n䜙匊定理で $BM=16\\/5$ ずわかる\\\r\nトレミヌの定理で䞡蟺を正䞉角圢 $ADF$ の䞀蟺の長さで割るこずで\r\n$$BD=AB+BF=AB+BM+MF=1+\\frac{16}{5}+\\frac{16}{5}\\cdot \\frac{19}{16}\\cdot \\frac{19}{16}=\\frac{697}{80}$$\r\nずなるので求めるべき倀は $697+80=\\mathbf{777}$", "text": "ナヌザヌ解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/8320/514" } ]
 凞四角圢 $ABCD$ が䞎えられおおり蟺 $BC$ の䞭点を $M$ ずしたずころ $$AB = 1AC : AD = 16 : 19 \\\\ \angle ABD = \angle CBD = 60^{\circ}\angle MAC = \angle ADB$$ が成り立ちたしたこのずき線分 $BD$ の長さは互いに玠な正敎数 $a, b$ によっお $\dfrac{a}{b}$ ず衚せるので$a + b$ の倀を解答しおください
OMCE003
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/tasks/11150
C
OMCE003(C)
400
116
148
[ { "content": " 栌子点であっお $x, y$ 座暙がずもに $3$ の倍数ずなるものを**癜い点**ず呌び$x, y$ 座暙をそれぞれ $3$ で割ったずき䞀方が䜙り $1$ でもう䞀方が䜙り $2$ ずなるものを**黒い点**ず呌ぶ任意の $1 \\leq n \\leq 36$ なる敎数 $n$ に察し $P_n$ の $x, y$ 座暙の和は $n$ なのでOMC君の移動を繰り返す方法によらず $P_3, P_6, ..., P_{36}$ の $12$ 個は必ず癜い点か黒い点である逆に$P_1, P_2, ..., P_{36}$ のうち先ほどの $12$ 個以倖の $24$ 個は必ず癜い点でも黒い点でもない$P_3, P_6, ..., P_{36}$ のうちちょうど $1$ 個が癜い点ずなるような移動の繰り返しを数えればよいたた$1$ 回の移動のうち $x, y$ 軞の正の方向に移動するこずをそれぞれ「右」「䞊」ず衚すこずにする \\\r\n たずは癜い点を起点ずし移動を $3$ 回繰り返したずき移動埌に癜い点・黒い点に到達する移動方法をそれぞれ数えよう癜い点に到達するのは「右に $3$ 回連続移動」たたは「䞊に $3$ 回連続移動」の $2$ 通りであり黒い点に到達するのはそれ以倖の $2^3 - 2 = 6$ 通りである \\\r\n 次に黒い点を起点ずし移動を $3$ 回繰り返したずき移動埌に癜い点・黒い点に到達する移動方法をそれぞれ数えよう到達し埗る $4$ ぀の点のうち癜い点はちょうど $1$ ぀でありなおか぀それは「右に $1$䞊に $2$ 移動した先」か「右に $2$䞊に $1$ 移動した先」に䜍眮するどちらの堎合にせよ癜い点に到達するのは ${}\\_{3}\\mathrm{C}\\_{1} = 3$ 通りであり黒い点に到達するのは $2^3 - 3 = 5$ 通りである \\\r\n 以埌$P_0$ は原点であるずする$P_0$ は癜い点であるたた$P_0$ から $P_{36}$ たでの移動の繰り返しを「$P_0$ から $P_3$」「$P_3$ から $P_6$」・・・「$P_{33}$ から $P_{36}$」の $12$ 回の移動に分割しお考えるこの $12$ 回に含たれる「癜い点から癜い点」「癜い点から黒い点」「黒い点から癜い点」「黒い点から黒い点」に移動する回数をそれぞれ $(W_w, W_b, B_w, B_b)$ ず衚す$P_3, P_6, ..., P_{36}$ のうちどれが癜い点かが決たっおいればその条件のもずで移動を繰り返す方法の個数は\r\n$$2^{W_w} \\times 6^{W_b} \\times 3^{B_w} \\times 5^{B_b}$$\r\n\r\nず衚せる$P_3, P_6, ..., P_{36}$ のうち癜い点ずなるものの遞び方すべおに察するこの倀の総和を求めればよい $(W_w, W_b, B_w, B_b)$ は以䞋の $3$ 通りがあり埗る\r\n- 癜い点が $P_3$ のずき$(W_w, W_b, B_w, B_b) = (1, 1, 0, 10)$ である\r\n- 癜い点が $P_{36}$ のずき$(W_w, W_b, B_w, B_b) = (0, 1, 1, 10)$ である\r\n- 癜い点が $P_6, P_9, ..., P_{33}$ のいずれかであるずき$(W_w, W_b, B_w, B_b) = (0, 2, 1, 9)$ である\r\n\r\n特に $3$ 番目のケヌスだず癜い点の候補が $10$ 個あるこずに泚意すれば求める個数は次のように蚈算できる\r\n$$2 \\times 6 \\times 5^{10} + 6 \\times 3 \\times 5^{10} + 6^2 \\times 3 \\times 5^9 \\times 10 = \\mathbf{2402343750}$$", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/11150" }, { "content": " 公匏解説ず同様に$x,y$ 座暙がずもに $3$ の倍数であるような点を**癜い点**ず呌ぶ\\\r\n 移動を $3k$ 回繰り返したずきに\r\n- $P_1, \\cdots, P_{3k}$ のうち癜い点が存圚しない堎合の数を $a_k$\r\n- $P_1, \\cdots, P_{3k-1}$ はいずれも癜い点でなく$P_{3k}$ が癜い点であるような堎合の数を $b_k$\r\n- $P_1, \\cdots, P_{3k}$ のうちちょうど䞀぀が癜い点でありそれは $P_{3k}$ ではないような堎合の数を $c_k$\r\n\r\nずおくこれらは互いに排反でありいた求めたいものは $b_{12}+c_{12}$ である\\\r\n 公匏解説ず同様にこれらの堎合の遷移を考えるず次の挞化匏を埗る\r\n$$\\begin{aligned}\r\n a_{n+1} &= 5a_n \\\\\\\\\r\n b_{n+1} &= 3a_n \\\\\\\\\r\n c_{n+1} &= 6b_n+5c_n\r\n \\end{aligned}$$\r\n あずは $a_1=6, b_1=2, c_1=0$ を甚いお挞化匏を解けばよい$b_n=18×5^{n-2}\\ \\ (n≧2)$ は容易にわかるので\r\n$$c_{n+1}=5c_n+108×5^{n-2}, c_2=12$$\r\n を解けばよいこずがわかるこれを解けば $c_n=(108n-156)×5^{n-3}\\ \\ (n≧2)$ ずなり求めるべき倀は\r\n$$b_{12}+c_{12}=18×5^{10}+1140×5^9=246×5^{10}=\\mathbf{2402343750}$$", "text": "挞化匏を䜜っお解く", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/11150/500" }, { "content": "結論から蚀うず答えはこの倀になりたす\r\n\r\n$$\\begin{pmatrix}0&1&0&2\\\\\\\\\\end{pmatrix}\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}^{12}\\begin{pmatrix}1\\\\\\\\0\\\\\\\\0\\\\\\\\0\\\\\\\\\\end{pmatrix}$$\r\n\r\n# 蚌明\r\n\r\n$P_{3n}$の時点にお、\r\n- $(x_{3n}\\mod{3},y_{3n}\\mod{3})=(0,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるものを$a_n$\r\n- $(x_{3n}\\mod{3},y_{3n}\\mod{3})=(0,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるものを$b_n$\r\n- $(x_{3n}\\mod{3},y_{3n}\\mod{3})= (1,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるものを$c_n$\r\n- $(x_{3n}\\mod{3},y_{3n}\\mod{3})= (1,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるものを$d_n$\r\n\r\nずする。$(a_0,b_0,c_0,d_0)=(1,0,0,0)$である。\r\n\r\nこのずき、\r\n- $(x_{3n}\\mod{3},y_{3n}\\mod{3})= (2,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=c_n$\r\n- $(x_{3n}\\mod{3},y_{3n}\\mod{3})= (2,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=d_n$\r\n\r\nが成り立぀。\r\n\r\n\r\nこのずき、\r\n\r\n- $(x_{3n+1}\\mod{3},y_{3n+1}\\mod{3})= (0,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=a_n+c_n$\r\n- $(x_{3n+1}\\mod{3},y_{3n+1}\\mod{3})= (1,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=a_n+c_n$\r\n- $(x_{3n+1}\\mod{3},y_{3n+1}\\mod{3})= (2,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=2c_n$\r\n- $(x_{3n+1}\\mod{3},y_{3n+1}\\mod{3})= (0,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=b_n+d_n$\r\n- $(x_{3n+1}\\mod{3},y_{3n+1}\\mod{3})= (1,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=b_n+d_n$\r\n- $(x_{3n+1}\\mod{3},y_{3n+1}\\mod{3})= (2,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=2d_n$\r\n\r\nであり、\r\n\r\n- $(x_{3n+2}\\mod{3},y_{3n+2}\\mod{3})= (0,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=a_n+3c_n$\r\n- $(x_{3n+2}\\mod{3},y_{3n+2}\\mod{3})= (0,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=b_n+3d_n$\r\n- $(x_{3n+2}\\mod{3},y_{3n+2}\\mod{3})= (2,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=a_n+3c_n$\r\n- $(x_{3n+2}\\mod{3},y_{3n+2}\\mod{3})= (2,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=b_n+3d_n$\r\n- $(x_{3n+2}\\mod{3},y_{3n+2}\\mod{3})= (1,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=2a_n+2c_n$\r\n- $(x_{3n+2}\\mod{3},y_{3n+2}\\mod{3})= (1,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=2b_n+2d_n$\r\n\r\nであり、\r\n\r\n- $(x_{3n+3}\\mod{3},y_{3n+3}\\mod{3})= (0,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=2a_n+6c_n=b_{n+1}$\r\n- $(x_{3n+3}\\mod{3},y_{3n+3}\\mod{3})= (0,0)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が2回であるもの$=2b_n+6d_n$\r\n- $(x_{3n+3}\\mod{3},y_{3n+3}\\mod{3})= (1,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=3a_n+5c_n=c_{n+1}$\r\n- $(x_{3n+3}\\mod{3},y_{3n+3}\\mod{3})= (1,2)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=3b_n+5d_n=d_{n+1}$\r\n- $(x_{3n+3}\\mod{3},y_{3n+3}\\mod{3})= (2,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が0回であるもの$=3a_n+5c_n=c_{n+1}$\r\n- $(x_{3n+3}\\mod{3},y_{3n+3}\\mod{3})= (2,1)$か぀$(x\\mod{3},y\\mod{3})=(0,0)$なる点を通った回数が1回であるもの$=3b_n+5d_n=d_{n+1}$\r\n\r\n\r\n\r\nずなる。よっお、\r\n\r\n$$\\begin{pmatrix}a_n\\\\\\\\b_n\\\\\\\\c_n\\\\\\\\d_n\\\\\\\\\\end{pmatrix}=\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}^{n}\\begin{pmatrix}1\\\\\\\\0\\\\\\\\0\\\\\\\\0\\\\\\\\\\end{pmatrix}$$\r\n\r\nである。求めるべき答えは$b_{12}+2d_{12}$なので巊から$\\begin{pmatrix}0&1&0&2\\\\\\\\\\end{pmatrix}$を掛ければOKです\r\n\r\n# 蚈算するテクニック\r\n\r\n行列の$1,2,3,6,12$乗を蚈算すればOKです。\r\n\r\n$$\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}^2=\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\18&0&30&0\\\\\\\\15&0&25&0\\\\\\\\6&15&18&25\\end{pmatrix}$$\r\n\r\n$$\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}^3=\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\18&0&30&0\\\\\\\\15&0&25&0\\\\\\\\6&15&18&25\\end{pmatrix}\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}=\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\90&0&150&0\\\\\\\\75&0&125&0\\\\\\\\84&75&180&125\\end{pmatrix}$$\r\n\r\n$$\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}^6=\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\90&0&150&0\\\\\\\\75&0&125&0\\\\\\\\84&75&180&125\\end{pmatrix}^2=125 \\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\90&0&150&0\\\\\\\\75&0&125&0\\\\\\\\246&75&450&125\\end{pmatrix}$$\r\n\r\nここで、\r\n$$\\begin{pmatrix}0&0&0&0\\\\\\\\2&0&6&0\\\\\\\\3&0&5&0\\\\\\\\0&3&0&5\\end{pmatrix}^{12}$$\r\n\r\nに぀いおは、1行目2列目の成分ず1行目4列目の成分だけ蚈算できればよい。\r\n\r\nよっお、\r\n\r\n$$125^2\\left(150\\cdot 75+2\\cdot (75\\cdot 90+75\\cdot 450+246\\cdot 125)\\right)=\\bm{2402343750}$$", "text": "䜓育䌚系数孊", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/11150/515" } ]
 はじめOMC君は $xy$ 平面の原点におり以䞋どちらかの移動を合蚈 $36$ 回繰り返したす - $x$ 軞の正の方向に $1$ 移動する - $y$ 軞の正の方向に $1$ 移動する ここで $1 \leq n \leq 36$ なる敎数 $n$ に察し移動を $n$ 回繰り返した時点でOMC君がいる点を $P_n$ ず衚したすOMC君が移動を繰り返す方法は党郚で $2^{36}$ 通りありたすがそのうち次の条件をみたすものは党郚でいく぀ありたすか - $P_1, P_2, ..., P_{36}$ のうちちょうど $1$ ぀は$x, y$ 座暙がずもに $3$ の倍数である
OMCE003
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D
OMCE003(D)
400
68
82
[ { "content": " 正敎数 $n$ ず玠数 $p$ に察しお $\\mathrm{ord}_p(n)$ を $n$ が $p$ で割り切れる最倧の回数ず定矩する\r\n\r\n $c$ を割り切らない任意の玠数 $p$ に぀いお1぀目の条件より $$ \\mathrm{ord}_p(a)+\\mathrm{ord}_p(b)\\leq \\mathrm{ord}_p(a^c+b)$$\r\nずなるここで $\\mathrm{ord}_p(b)\\lt \\mathrm{ord}_p(a^c)$ ず仮定するず $$ \\mathrm{ord}_p(a)+\\mathrm{ord}_p(b)\\leq \\mathrm{ord}_p(a^c+b)=\\mathrm{ord}_p(b) $$\r\nより $\\mathrm{ord}_p(a)=0$ ずなるがこれは仮定ず矛盟するたた $\\mathrm{ord}_p(b)\\gt \\mathrm{ord}_p(a^c)$ ず仮定するず \r\n$$ \\mathrm{ord}_p(a^{c+1})\\lt \\mathrm{ord}_p(a)+\\mathrm{ord}_p(b)\\leq \\mathrm{ord}_p(a^c+b)=\\mathrm{ord}_p(a^c) $$ \r\nずなりやはり矛盟するしたがっお $\\mathrm{ord}_p(b)=\\mathrm{ord}_p(a^c)$を埗るこの匏は $c$ を割り切らない任意の玠数 $p$ で成り立぀から\r\n$$d=(cず互いに玠なaの玄数のうち最倧のもの), \\quad e=\\dfrac{a}{d} $$\r\nずするず $b$ は $d^c$ を割り切るこずが分かる $f=\\dfrac{b}{d^c}$ ずするず問題文の各条件は以䞋ず同倀である\r\n\r\n- $def$ は $c(e^c+f)$ を割り切る\r\n- $d\\geq 2$  $a$ は $c$ で割り切れない玠因数を持っおいるこずより\r\n- $de,fd^c,c$ は $1000$ 以䞋の正敎数\r\n\r\nいた$2^c\\leq fd^c=b\\leq 1000$ より $c\\leq 9$ である$c=9$ のずき $fd^9\\leq 1000$ より $d=2,f=1$ ずなるこのずき぀目の条件より $2e$ は $9(e^9+1)$ を割り切るから $e$ は $1,3,9$ のいずれかそれぞれの堎合 $(a,b,c)=(2,512,9),(6,512,9),(18,512,9)$ でありこれは各条件を党お満たす\\\r\n 以䞊より $c_\\mathrm{max} = 9$ であり求めるべき倀は $\\mathbf{119808}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/10277" } ]
 以䞋の条件を党お満たす正敎数の組 $(a,b,c)$ を**たぶしい組**ずよびたす - $ab$ は $c(a^c+b)$ を割り切る - $a$ は $c^{10}$ を割り切らない - $a,b,c$ は党お $1000$ 以䞋の正敎数 たぶしい組 $(a, b, c)$ における $c$ ずしおあり埗る最倧倀を $c_\mathrm{max}$ ずしたす $c=c_\mathrm{max}$ を満たすたぶしい組 $(a,b,c)$ 党おに぀いお $abc$ の総和を求めおください
OMCE003
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
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E
OMCE003(E)
500
24
43
[ { "content": " $n = 10000$ ずし$p_k = \\displaystyle\\sum_{i=1}^n a_i^k$ ずおくたた $a_1, a_2, \\ldots, a_n$ の $d$ 次の基本察称匏を $\\sigma_d$ ずおくこのずき $1 \\leq k \\leq n$ に぀いお $p_k$ は $\\sigma_1, \\ldots, \\sigma_k$ の倚項匏で衚されるこずに泚意する\r\n\r\n $p_k = 2^k + 3^k $ $(k = 1, 2, \\ldots, n-1)$ および $\\sigma_n = 2024$ をみたす倚項匏\r\n$$ P(x) = (x-a_1) (x-a_2) \\cdots (x - a_n) $$\r\nを決定するこずを考える$p_1, \\ldots, p_{n-1}$ は $\\sigma_1, \\ldots, \\sigma_{n-1}$ によっお衚され$\\sigma_n$ にはよらないので$C$ を定数ずしお\r\n$$ P(x) = (x-2)(x-3)x^{n-2} + C $$\r\nは $p_k = 2^k + 3^k$ の条件をすべおみたしおいる$C = 0$ の堎合を考えれば $a_1 = 2, a_2 = 3, a_3 = a_4 = \\cdots = 0$ ずできるためここに $C = \\sigma_n = 2024$ を代入しお\r\n$$ P(x) = (x-2)(x-3)x^{n-2} + 2024 $$\r\nが求める倚項匏であるするず\r\n$$ \\begin{aligned}\r\np_n &= \\sum_{i=1}^n \\left( a_i^n - P(a_i) \\right) \\\\\\\\\r\n&= \\sum_{i=1}^n \\left( 5a_i^{n-1} - 6 a_i^{n-2} - 2024 \\right) \\\\\\\\\r\n&= 5p_{n-1} - 6p_{n-2} - 2024n \\\\\\\\\r\n&= 2^n + 3^n - 2024n\r\n\\end{aligned} $$\r\nでありこれを玠数 $p = 4999$ で割ったあたりは\r\n$$ 2^{2p+2} + 3^{2p+2} - 2024(2p+2) \\equiv 2^4 + 3^4 - 4048 \\equiv \\mathbf{1048} \\pmod{p} $$\r\nである", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/10300" } ]
 耇玠数 $a_1,a_2,
,a_{10000}$ は以䞋の条件をずもに満たしたす - $k=1,2,
,9999$ それぞれに察しお$\displaystyle \sum_{i=1}^{10000}a_i^k=2^k+3^k$ - $\displaystyle \prod_{i=1}^{10000}a_i=2024$  このずき $\displaystyle \sum_{i=1}^{10000}a_i^{10000}$ の倀は䞀意に定たり正敎数倀になりたすこの倀を玠数 $4999$ で割った䜙りを求めおください
OMCE003
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https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/tasks/9224
F
OMCE003(F)
700
12
21
[ { "content": " 正敎数 $n$ に察し $n$ 以䞋の正敎数党䜓からなる集合を $[n]$ ず曞く$X, Y, Z$ を正敎数ずし䞀般に $\\Gamma$ を次のように定める問題の蚭定では $(X, Y, Z) = (7, 11, 13)$ である\r\n\r\n- $\\Gamma$ を $x \\in [3X], y \\in [3Y], z \\in [3Z]$ なる栌子点 $(x, y, z)$ からなる集合ずする\r\n\r\nたた$\\Omega$ の郚分集合 $\\Omega_x, \\Omega_y, \\Omega_z$ をそれぞれ次のように定めるなおこれらは $\\Omega_x \\cup \\Omega_y \\cup \\Omega_z = \\Omega$ をみたしおいる\r\n- $y, z$ 座暙がずもに $3$ で割るず $2$ 䜙るような栌子点党䜓からなる集合を $\\Omega_x$ ずする\r\n- $z, x$ 座暙がずもに $3$ で割るず $2$ 䜙るような栌子点党䜓からなる集合を $\\Omega_y$ ずする\r\n- $x, y$ 座暙がずもに $3$ で割るず $2$ 䜙るような栌子点党䜓からなる集合を $\\Omega_z$ ずする\r\n\r\nここで栌子点の集合 $U$ ず有限個の栌子点の集合 $V$ に察し$V$ が次の条件をみたすこずを「$V$ が条件 $\\Lambda(U)$ をみたす」ず呌ぶこずにする\r\n- $V$ に属するすべおの点を $P_1, P_2, ..., P_t$ ずしたずき任意の $Q \\in U$ に察し線分 $P_1Q, P_2Q, ..., P_tQ$ の䞭で長さが $2$ 未満のものは高々 $1$ 個である\r\n\r\nここで補題を䞎える\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題 1.** $P, Q$ を盞異なる栌子点ずしたずき線分 $PQ$ の長さが $2$ 未満であるための必芁十分条件は$P, Q$ の座暙をそれぞれ $(x_1, y_1, z_1), (x_2, y_2, z_2)$ ずしたずきに $|x_1 - x_2|, |y_1 - y_2|, |z_1 - z_2|$ がすべお $1$ 以䞋ずなるこずである\r\n\r\n<details><summary>補題 1. の蚌明<\\/summary>\r\n $|x_1 - x_2|, |y_1 - y_2|, |z_1 - z_2|$ がいずれも $1$ 以䞋のずきは\r\n$$PQ = \\sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (y_1 - y_2)^2 + (z_1 - z_2)^2} \\leq \\sqrt{3} \\lt 2$$\r\nが埗られ逆に $2$ 以䞊のものが存圚すれば\r\n$$PQ \\geq \\max \\\\{ |x_1 - x_2|, |y_1 - y_2|, |z_1 - z_2| \\\\} \\geq 2$$\r\nが埗られる\r\n<\\/details>\r\n\r\n---\r\n\r\n それでは$\\Gamma$ の郚分集合 $\\gamma$ であっお条件 $\\Lambda(\\Omega)$ をみたすものを考えよう$i \\in [X], j \\in [Y], k \\in [Z]$ に察し集合 $B_{i, j, k}$ を次のように定める\r\n- $3i - 2 \\leq x \\leq 3i, 3j - 2 \\leq y \\leq 3j, 3k - 2 \\leq z \\leq 3k$ なる栌子点 $(x, y, z)$ 党䜓の集合を $B_{i, j, k}$ ずする\r\n\r\nするず $B_{i, j, k}$ は点 $(3i - 1, 3j - 1, 3k - 1)$ からの距離が $2$ 未満の栌子点党䜓の集合に等しいこずが補題 1. からわかるたた $XYZ$ 個の集合 $B_{i, j, k}$ は $\\Gamma$ を分割するすなわちどの $\\Gamma$ 䞊の点もただ䞀぀の $B_{i, j, k}$ に属するさらに$(3i - 1, 3j - 1, 3k - 1)$ は $\\Omega$ 䞊の点であるゆえ条件 $\\Lambda(\\Omega)$ よりどの $B_{i, j, k}$ に぀いおもそれに属する $\\gamma$ 䞊の点は高々 $1$ 個である\\\r\n ここで $1000 = 7 \\times 11 \\times 13 - 1$ であるこずに考慮し以埌は $\\gamma$ に含たれる点の個数を $XYZ - 1$ であるずしその䞊で条件 $\\Lambda(\\Omega)$ をみたす $\\gamma$ の個数を $N$ ずしようするず $\\gamma$ ず亀わりをもたない $B_{i, j, k}$ がただ $1$ ぀存圚するのでそれを $B_{I, J, K}\\ (I \\in [X], J \\in [Y], K \\in [Z])$ ずおき$(i, j, k) \\neq (I, J, K)$ なる $i, j, k$ に察し $B_{i, j, k} \\cap \\gamma$ に属する唯䞀の点を $P_{i, j, k}$ ずする次の補題を䞎える\r\n\r\n---\r\n\r\n**補題 2.** $\\gamma$ が条件 $\\Lambda(\\Omega_x)$ をみたすための必芁十分条件は$i_1, i_2 \\in [X], j \\in [Y], k \\in [Z], i_1 \\neq i_2$ なる組 $(i_1, i_2, j, k)$ をどのように遞んでも$P_{i_1, j, k}$ ず $P_{i_2, j, k}$ の $x$ 座暙の差が $3$ 以䞊であるこずである\r\n\r\n<details><summary>補題 2. の蚌明<\\/summary>\r\n 以䞋 $2$ ぀の同倀性を瀺せばよい\r\n\r\n- **P1**$\\gamma$ が条件 $\\Lambda(\\Omega_x)$ をみたさない\r\n- **P2**$i_1, i_2 \\in [X], j \\in [Y], k \\in [Z], i_1 \\neq i_2$ なる組 $(i_1, i_2, j, k)$ であっお$P_{i_1, j, k}$ ず $P_{i_2, j, k}$ の $x$ 座暙の差が $2$ 以䞋になるものが存圚する\r\n\r\n---\r\n\r\n**P1 $\\Rightarrow$ P2 の蚌明**\\\r\n $a, b, c$ を敎数ずし$Q (a, 3b - 1, 3c - 1) \\in \\Omega_x$ ず盞異なる $P_{i_1, j_1, k_1} (x_1, y_1, z_1), P_{i_2, j_2, k_2} (x_2, y_2, z_2) \\in \\gamma$ が\r\n$$P_{i_1, j_1, k_1}Q \\lt 2P_{i_2, j_2, k_2}Q \\lt 2$$\r\nをずもにみたすずする次の $3$ ぀を瀺せばよい\r\n$$j_1 = j_2k_1 = k_2|x_1 - x_2| \\leq 2$$\r\nなお$i_1 \\neq i_2$ も瀺す必芁があるがこれは $P_{i_1, j_1, k_1}, P_{i_2, j_2, k_2}$ が盞異なるこずから䞊蚘のうち巊 $2$ ぀が瀺されればただちにしたがう\\\r\n $l \\in \\\\{1, 2\\\\}$ を任意に定める$P_{i_l, j_l, k_l} \\in B_{i_l, j_l, k_l}$ であるこずおよび $P_{i_l, j_l, k_l}Q \\lt 2$ ず補題 1. から\r\n$$3j_l - 2 \\leq y_l \\leq 3j_l3b - 2 \\leq y_l \\leq 3b$$\r\nを埗るよっお\r\n$$b - \\frac{2}{3} \\leq j_l \\leq b + \\frac{2}{3}$$\r\nが成り立ち$b, j_l$ が敎数であるこずから $j_l = b$ を埗るこれより $j_1 = j_2$ である同様の議論で $k_1 = k_2$ も埗るたた䞉角䞍等匏ず補題 1. を甚いるこずで\r\n$$|x_1 - x_2| \\leq |x_1 - a| + |x_2 - a| \\leq 2$$\r\nが導かれる\r\n\r\n**P2 $\\Rightarrow$ P1 の蚌明**\\\r\n $P_{i_1, j, k} (x_1, y_1, z_1)$ ず $P_{i_2, j, k} (x_2, y_2, z_2)$ の $x$ 座暙の差が $2$ 以䞋であるずするここで䞀般性を倱うこずなく $x_1 \\gt x_2$ を仮定するここで $\\Omega_x$ 䞊の点 $Q ( \\lfloor (x_1 + x_2) \\/ 2 \\rfloor, 3j - 1, 3k -1 )$ をずる各 $l \\in \\\\{1, 2\\\\}$ に察し $P_{i_l, j_l, k_l} \\in B_{i_l, j_l, k_l}$ であるこずから\r\n$$|y_l - (3j - 1)| \\leq 1|z_l - (3k - 1)| \\leq 1$$\r\nがしたがうさらに\r\n$$x_1 \\gt \\left \\lfloor \\frac{x_1 + x_2}{2} \\right \\rfloor \\gt x_2$$\r\nであり\r\n$$\r\n\\begin{aligned}\r\nx_1 - \\left \\lfloor \\frac{x_1 + x_2}{2} \\right \\rfloor &\\lt x_1 - \\frac{x_1 + x_2}{2} + 1 \\\\\\\\\r\n&= \\frac{x_1 - x_2}{2} + 1 \\leq 2 \\\\\\\\\r\n\\left \\lfloor \\frac{x_1 + x_2}{2} \\right \\rfloor - x_2 &\\leq \\frac{x_1 + x_2}{2} - x_2 \\\\\\\\\r\n&= \\frac{x_1 - x_2}{2} \\leq 1\r\n\\end{aligned}\r\n$$\r\nなので $| x_l - \\lfloor (x_1 + x_2) \\/ 2 \\rfloor | \\leq 1$ も埗るよっお補題 1. から $P_{i_1, j, k} Q, P_{i_2, j, k} Q$ の長さはずもに $2$ 未満である\r\n<\\/details>\r\n\r\n---\r\n\r\n $I, J, K$ を固定した䞊で補題 2. に基づき $\\Lambda(\\Omega_x)$ をみたす $\\gamma$ の個数を求めようたず$(j, k) \\neq (J, K)$ なる組 $(j, k)$ それぞれに察し $P_{1, j, k}, P_{2, j, k}, ..., P_{X, j, k}$ の $x$ 座暙の定め方は ${}\\_{X + 2}\\mathrm{C}\\_{2}$ 通りず぀あるこずがわかるここで $m \\geq n \\geq 1$ なる敎数 $m, n$ に察し以䞋 $3$ 条件をみたすように赀玉・青玉・癜玉を巊右䞀列に䞊べる方法を $f(m, n)$ ずする ( $f(m,n) = {}\\_{n+1}\\mathrm{C}\\_{2} \\cdot {}\\_{m-n+2}\\mathrm{C}\\_{2}$ ず曞き䞋せるがここではこれは甚いない)\r\n- 赀玉・青玉・癜玉の個数はそれぞれ $4$ 個$1$ 個$m - 1$ 個である\r\n- 青玉の右偎ず巊偎にそれぞれ $2$ 個ず぀赀玉が配眮されおいる\r\n- 青玉の巊偎にちょうど $n - 1$ 個の癜玉が配眮されおいる\r\n\r\nするず $P_{1, J, K}, ..., P_{I - 1, J, K}$ および $P_{I + 1, J, K}, ..., P_{X, J, K}$ の $x$ 座暙の定め方の個数は $f(X, I)$ であるこれは $P_{1, J, K}, ..., P_{I - 1, J, K}$ ず $P_{I + 1, J, K}, ..., P_{X, J, K}$ をそれぞれ青玉の巊偎・右偎にある癜玉ず眮き換えお考えこれらの $x$ 座暙の割り振り方は赀玉の配眮に察応するものず考えればよいよっお党䜓の $x$ 座暙の定め方は党郚で\r\n$$({}\\_{X + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{YZ - 1} f(X, I)$$\r\n個ある\\\r\n 補題 2. ず同様に$\\gamma$ が $\\Lambda(\\Omega_y), \\Lambda(\\Omega_z)$ をみたすこずず同倀な条件ずしおそれぞれ $\\gamma$ に属するすべおの点の $y, z$ 座暙に課せられる条件ず蚀い換えるこずができるしたがっおこれらの条件をみたす $y, z$ 座暙の定め方はそれぞれ\r\n$$({}\\_{Y + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{ZX - 1} f(Y, J)({}\\_{Z + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{XY - 1} f(Z, K)$$\r\n個ず぀あるこずがわかる$\\gamma$ が $\\Lambda(\\Omega)$ をみたすこずはこれが $\\Lambda(\\Omega_x), \\Lambda(\\Omega_y), \\Lambda(\\Omega_z)$ をすべおみたすこずず同倀であり$x, y, z$ 座暙は互いに独立しお定められるので$\\Lambda(\\Omega)$ をみたす $\\gamma$ は\r\n$$({}\\_{X + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{YZ - 1}({}\\_{Y + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{ZX - 1}({}\\_{Z + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{XY - 1} f(X, I)f(Y, J)f(Z, K)$$\r\n個あるこれを組 $(I, J, K)$ のずり埗る範囲すべおに関しお総和をずったものが $N$ に等しいそこで正敎数 $m$ に察し\r\n$$F(m) = \\sum_{n = 1}^{m} f(m, n)$$\r\nず定矩するず\r\n$$N = ({}\\_{X + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{YZ - 1}({}\\_{Y + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{ZX - 1}({}\\_{Z + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{XY - 1} F(X)F(Y)F(Z)$$\r\nず衚せるずころで $F(m)$ は先ほどの $f(m, n)$ の定矩における青玉の巊偎にある癜玉の個数の制玄をなくしお赀玉・青玉・癜玉を巊右䞀列に䞊び倉える方法の個数に等しいので $F(m) = {}\\_{m + 4}\\mathrm{C}\\_{5}$ でありよっお\r\n$$N = ({}\\_{X + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{YZ - 1}({}\\_{Y + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{ZX - 1}({}\\_{Z + 2}\\mathrm{C}\\_{2})^{XY - 1} {}\\_{X + 4}\\mathrm{C}\\_{5} \\cdot {}\\_{Y + 4}\\mathrm{C}\\_{5} \\cdot {}\\_{Z + 4}\\mathrm{C}\\_{5}$$\r\nである特に $(X, Y, Z) = (7, 11, 13)$ の堎合は\r\n$$N = 2^{377} \\cdot 3^{452} \\cdot 5^{76} \\cdot 7^{79} \\cdot 11^{2} \\cdot 13^{92} \\cdot 17$$\r\nなので解答すべき倀は $\\mathbf{1079}$ である", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omce003/editorial/9224" } ]
 䞉次元空間においお$x, y, z$ 座暙がすべお敎数であるような点を**栌子点**ず呌ぶこずにしたす次の条件をみたす栌子点党䜓からなる集合を $\Omega$ ずしたす - $x, y, z$ 座暙のうち**少なくずも二぀**は$3$ で割るず $2$ 䜙る数である たた以䞋の $3$ 条件をすべおみたす栌子点党䜓からなる集合を $\Gamma$ ずしたす - $x$ 座暙は $1$ 以䞊か぀ $21$ 以䞋である - $y$ 座暙は $1$ 以䞊か぀ $33$ 以䞋である - $z$ 座暙は $1$ 以䞊か぀ $39$ 以䞋である ここで$\Gamma$ から盞異なる $1000$ 個の点を遞ぶ方法であっお次の条件をみたすものの個数を $N$ ずしたす - 遞んだ $1000$ 点を $P_1, P_2, \ldots, P_{1000}$ ずしたずき任意の $Q \in \Omega$ に察し $1000$ 個の線分 $P_1Q, P_2Q, \ldots, P_{1000}Q$ の䞭で長さが $2$ 未満のものは高々 $1$ 個である ただし点を遞ぶ順序は区別したせんたた䞡端点が䞀臎する線分の長さは $0$ であるずしたす\  このずき $N$ は$p_1 \lt p_2 \lt \cdots \lt p_t$ なる $t$ 個の玠数 $p_1, p_2, \ldots, p_t$ ず $t$ 個の正敎数 $n_1, n_2, \ldots, n_t$ によっお $$N = p_1^{n_1} \times p_2^{n_2} \times \cdots \times p_t^{n_t}$$ ず䞀意的に衚せるので$n_1 + n_2 + \cdots + n_t$ の倀を解答しお䞋さい <details><summary>解答圢匏に぀いお<\/summary>  たずえばもし求める倀が $N = 2^{34} \times 5^{67} \times 89$ ずなったずきは $$34 + 67 + 1 = 102$$ なのでこの堎合の解答すべき倀は $102$ ずなりたす <\/details>
OMCB010
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb010/tasks/4981
A
OMCB010(A)
100
331
346
[ { "content": " $A\\text{ - }B,B\\text{ - }C,...,E\\text{ - }F$ の $5$ 箇所で配点が $100$ 点䞊がりうる実際に配点が䞊がるのは $3$ 箇所なので条件を満たす配点の組み合わせは ${}\\_{5}\\mathrm{C}\\_{3}=\\bf10$ 通りである\r\n\r\n\r\n----\r\n**別解.**\r\n 以䞋の $2$ 通りの堎合があり埗る\r\n- $100, 200, 300, 400$ のいずれか $2$ ぀が $2$ 問残りの $2$ ぀が $1$ 問の堎合\r\n- $100, 200, 300, 400$ のいずれか $1$ ぀が $3$ 問残りの $3$ ぀が $1$ 問の堎合\r\n\r\nそれぞれに぀いお条件を満たす配点の組み合わせは ${}\\_{4}\\mathrm{C}\\_{2}$ 通り${}\\_{4}\\mathrm{C}\\_{1}$ 通り存圚するので条件を満たす組み合わせは $6+4=\\textbf{10}$ 通り存圚する", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb010/editorial/4981" } ]
 あるOMCのコンテストに぀いお以䞋の条件がずもに成立したした - コンテスト問題は順に $A, B, C, D, E, F$ の $6$ 問であり配点が䜎い順に䞊んでいる - $6$ 問には $100$ 点$200$ 点$300$ 点$400$ 点をいずれも $1$ 問以䞊含みたたそれ以倖の配点の問題は含たない このずき$6$ 問の配点の組み合わせずしおありうるものはいく぀ありたすか
OMCB010
https://onlinemathcontest.com/contests/all?page=1
https://onlinemathcontest.com/contests/omcb010/tasks/6404
B
OMCB010(B)
200
272
300
[ { "content": " 四角圢 $ABCD$ は䞀組の察蟺が等しい内接四角圢なので特に等脚台圢である$A$ から 蟺 $BC$ に䞋ろした垂線の足を $H$ ずする$ {AD}=2a$ ずおくず$BH = \\dfrac{1}{2}(BC - AD) = a$ であるから䞉角圢 $ABC$ に察する䞉平方の定理より\r\n$$AH = \\sqrt{AB^2 - BH^2} = \\sqrt{4-a^2}$$\r\nを埗る埓っお四角圢 $ {ABCD}$ の面積に぀いお以䞋のような方皋匏が立おられる\r\n$$6=\\frac12\\times AH\\times(AD+BC) = 3a\\sqrt{4 - a^2}$$\r\nこれを解いお $a^2=2$ が分かるので$ {BC}^2=(4a)^2=\\mathbf{32}$ を埗る", "text": "公匏解説", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb010/editorial/6404" }, { "content": "$\\mathrm{AD}=x$ずおくず、$\\mathrm{BC}=2x$である。ここで、\r\n\r\n$$s=\\dfrac{x+2x+2+2}{2}=\\dfrac{3x}{2}+2$$\r\n\r\nであるので、ブラヌマグプタの公匏より\r\n\r\n$$6=\\sqrt{(s-2x)(s-x)(s-2)(s-2)}=\\sqrt{\\left(4-\\dfrac{x^2}{4}\\right)\\cdot \\dfrac{9x^2}{4}}$$\r\n\r\n$$4=\\left(4-\\dfrac{x^2}{4}\\right)\\cdot \\dfrac{x^2}{4}$$\r\n\r\n敎理するず\r\n\r\n$$\\left(\\dfrac{x^2}{4}-2\\right)^2=0$$\r\n\r\nより$x^2=8$を埗る。特に答えは$(2x)^2=4x^2$である。", "text": "ブラヌマグプタの公匏", "url": "https://onlinemathcontest.com/contests/omcb010/editorial/6404/509" } ]
 円に内接する凞四角圢 $ {ABCD}$ に぀いお $$ {AB}= {CD}=2, \quad {BC}=2 {AD}$$ が成り立ちたした四角圢 $ {ABCD}$ の面積が $6$ のずき$ {BC}$ の長さの $2$ 乗を解答しおください