Olympiad Maths Prep

Track / Stage 6 / 329 of 400 #1329 of 2000

Problem 1329

National olympiad, first round
Geometry Difficulty 6.6 Prove it Nível 3 · Brazil

Problem:

O percurso de um atleta - Um atleta resolveu fazer uma corrida de 15 km15~\mathrm{km}. Começou correndo 5 km5~\mathrm{km} na direção Sul, depois virou para direção Leste, correndo mais 5 km5~\mathrm{km} e, novamente, virou para a direção Norte, correndo os 5 km5~\mathrm{km} restantes. Após esse percurso, constatou, para seu espanto, que estava no ponto de onde havia partido.
Descubra dois possíveis pontos sobre o Globo Terrestre de onde esse atleta possa ter iniciado sua corrida.

This one wants a proof. Work it on paper, read the official solution, then mark yourself honestly — the ladder only means something if the record is true.

Official solution

Solution:

O Polo Norte da Terra é o ponto mais fácil de ser identificado como solução: Saindo o atleta do Polo Norte, correndo 5 km5~\mathrm{km} para o sul, depois 5 km5~\mathrm{km} para o leste e finalmente 5 km5~\mathrm{km} para o norte, ele volta novamente para o Polo Norte.

Figure 1

Vamos determinar um outro ponto sobre a Terra que satisfaz as hipóteses do problema. Consideremos um paralelo (linha paralela ao Equador) de comprimento 5 km5~\mathrm{km}. Existem dois deles: um próximo ao Polo Norte e outro próximo ao Polo Sul. Vamos denotar por C1C_{1} o que está mais próximo do Polo Sul. Denotemos por C2C_{2} o paralelo que está 5 km5~\mathrm{km} de distância de C1C_{1}, medida ao longo de um meridiano. Afirmamos que qualquer ponto AA sobre o paralelo C2C_{2} satisfaz as hipóteses do problema. De fato, saindo de AA e caminhando 5 km5~\mathrm{km} para o sul, chega-se a um ponto BB do paralelo C1C_{1}. Como C1C_{1} tem comprimento 5 km5~\mathrm{km}, saindo de BB e caminhando 5 km5~\mathrm{km} para leste retorna-se novamente para BB.

Figure 2

Finalmente, saindo de BB e caminhando 5 km5~\mathrm{km} para o norte, retorna-se novamente para o ponto de partida AA.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic, difficulty and ordering added by this site.