2中等数学模拟删檬
数学奥林匹克高中训练题(1)
第一试
一、选择题(每小题6分,共36分)
1.设f(z)=似2+k+C,If(0)I≤1,I八1)I≤1,If(一1)I≤1.那么,ff(2)I的最大值为().
(A)5(B)6(C)7(D)8
2.红蓝两色卡片各4张,每种颜色卡片分别标有数字1,2,3,4.将全部8张卡片排成2行4列的方阵,要求标数相同的卡片在同--歹JJ.则不同的排法种数为().
(A)(砖斌)2(B)匙(壁)4
(c)(譬定)2(D)重(匙)4
3.在三棱锥P—A0}C中,BC=3,CA=4,AB=5.若三侧面与底面所成二面角A—BC—P为450,B—CA—P为45。,C—A曰一P为450,则三棱锥P—ABC的体积为().
(A)1(B)2(c)3(D)4
4.设方程(3戈)2000+(4x+15)2000=0的所有复数根为口i、瓦(i=1,2,…,1000).则>?—匕等于().
—i=—1“i“i
(A)半(B)半(c)半(D)学
5.设』∈R+.则y=√F冬+2√r毛的最大值为().
(A)譬(B)学(c)譬(D)警
,6.设n>1,厂(z)是定义在有限集合A=
{1,2,…,n}上的单调递增函数,且对任何菇、),∈A,有灸斋=以z)八),).那么,().(A)n=2(B)n=3(C)n=4(D)n>15
二、填空题(每小题9分,共54分)
1.设A是有限集,对任何石、Y∈A,若石≠Y,则戈+yEA.那么,A中元素个数的最大值为——.
2?若1w,l<6,且直线z=詈是函数/(石)
=sin【似+詈)的一条对称轴,则∞=3.若函数Y=log。(戈2+似+1)没有最小
值,则a的所有取值的集合是——.
4.在棱长为1的正方体AC7中,E、F分别是棱BC、肋’的中点.则四面体AB7EF的体积为——.
5.设向量a、b满足IaI=1,lbI=2,且n、b的夹角为600.若向量7口+2tb与向量ta+b的夹角为钝角,则实数t的取值范围是——.
6.使得nsin1>1+5cosl成立的最小自然数n是——.
三、(20分)设X、Y、:≥0,戈+1,+:=3.证明: ̄/菇+√Y+√z≥xy+yz+崩.
四、(20分)给定正整数m。,m:,…,m。,
七
且>?m,=m.求证:
青
∑c置c≯‘哦=G::.
nI十n2+‘一十n^2
n
O≤nI,n2-…-”^≤”
五、(20分)设直线与函数Y=戈4一石2+戈的图像恰有两个不同的公共点.求出所有
万方数据
2006年第6期3
这样的直线方程.
第二试
一、(50分)凸四边形ABCD的对角线AC、BD交于点P.如果存在一条过点P的直线t,使得t同时平分四边形ABCD的一组对边,试判断四边形ABCD的形状.
二、(50分)给定正实数n及正整数n.求:
s小)=裂【瓣】(胍n捌.
三、(50分)给定正整数s(s≥5),将s分拆成若干个互异正整数的和,这些正整数的乘积记为F.对所有不同的分法,求F的最大值.
参考答案
第一试
1.C.
if(2)f=14a+26+cI
=13(n+6+c)+(o—b+c)一3cI
=13f(1)+火一1)一3火o)I
≤3If(1)l+if(一1)I+3l以o)I
≤3+I+3=7.
当以戈)=一2x2+1时,I“2)I=7.
2.B.
先将标号相同的2张卡片合并成1张卡片,得到4张“大”卡片,将它们全排列,有A三种方法,再将同一列中的2张卡片交换位置,有(鹰)4种方法,故有疋(鹰)4种排法.
3.B.
作PO上面ABC于0,019上BC于D,OE上翻于E,OFj-佃于F,设OP=h.则
么PDO=450,么PEO=450.么PFO=450.
于是,OD=hcot450=h。OE=^cot450=h,
OF=hcot45。=h.
在△ABC中,30D+40E+50F=2S幽=12,
所以,3,l+4^+5h=12,h=1.
故y=号鼢=了1×6×l=2.
4.C.
原方程等价于(尘葺擘)2”:一1.
、j工,
设一l的所有2000次方根为∞。、面(i=1,2,…,1000).于是,
!S,一、..4口。+15
∑(¨面)=o,且旷兰攀.
所以,i1=了(0i一万4,
去=(詈一吾)(亨一商4)
=去+殇16一丢(詈+詈)=可1一焉4(毗+一OJi).
2豸+殇一面\了+了72可一焉~毗+,‘故髫去:攀可1一窭丢(嘶+i)i
故蚤去2善可一∑=11击(嘶+i)
...1.———0——0——0—
一
9‘
5.D.
令x=÷,于是,
,,=
≤
/(1+f)2
~——厂
+2属l+t=志+焘
2
压t2
+而2而+7鬲
舡熹+?志舡压(南一熹)=压一压(而1一雩)2+譬
鲥+譬=警.
上式等号在。7吉it24占2,即江1,亦即x=l时
 ̄/l+
6.A.
任取x≠),,石、yEA,则有
矧=以算Ⅵ儿矧=川川.
所以,矧=船捌厂(小/’h).
因此,,2(石)=cI(cI>0).
故以并)∈{c,一e}(c>0).
如果凡>2,由抽屉原理,存在戈≠),,戈、y∈A,使以茗)=八,,),这与以茗)是单调递增函数矛盾,所以,
磊
√
万方数据
4中等数学
n=2.
进一步,注意到八并)单调递增,所以,
八1)=一c,以2)=c.
由兰:(一c)c,得c=1.
存在八戈)=2x一3,戈∈{1,2;满足条件.
二、1.3.
设A中元素个数为n.
若n>3,则必有两个元素符号相同,不妨设有两个数为正数.设最大的两个正数为a、b(n<b),则n+b>6.于是,n+b芒A,矛盾.
所以,n≤3.
又A={0,1,一1}合乎条件,因此,n的最大值为3.
2.0,1,一5.
首先,以戈)未必是三角函数,当cc,=0时,合乎题意.
其次,令sin(CO?詈+号)=±1.
解得鲫=l,一5.
3.{010<n<l司£n≥2}.
当0<n<1时,Y=log.(菇2+似+1)没有最小值等价于t=茹2+僦+l没有最大值,这显然成立.所以,0<Ⅱ<1.
当n>1时,Y=log。(石2+似+1)没有最小值等价于t=戈2+似+1在x2+似+1>0的约束下没有最小值,又等价于t=茗2+似+1的最小值不大于0,即△=口2—4>10.结合n>1,有n≥2.
4?云?
虽然四面体各面的面积可求,但任何一个高都难求,从而,不宜直接求体积.可考虑等积变换,使得四面体AB"EF有一个面平行于正方体的底面.注意到,四面体AB7EF有两个顶点A、E在正方体的底面ABCD内,于是,想到将四面体的另一个顶点变换到面ABCD内.设想底面AEF不动,而顶点曰7在平行面AEF的直线z上移动,过曰7作一条直线f∥AF,则Z必与CB的延长线相交,设交点为G.又设BB"的中点为∥.在BG上取一点K,使BK=l,则F'K∥FA.所以,F'KffB7G.
因为∥=F'B’,所以,蕊=KB=1,EG={.
故V=vc一脚.=睇一.晒=丢衄?嬲?FD=面5.
5.一7<£<一丁1,且f≠一半.
由(7口+2tb)?(埘+”<0,得一7<f<一i1.
此外,必须7a+2西与ta+b的夹角不是平角,因此,t≠一华.
6.5.
因为号<1<詈,所以,
尼sjn号>nSin1>l+5c∞l>l+5cos詈=每.
故n>;>4.
√3
而n=5时,易证5sin1>1+5cos1,即
5(sin1一cos1)>1,
平方即为sin2<豸24,这显然成立.
实际上,因为斋<1<号,所以,
sin-孚<sin2<sin警=T#T6U2v5
 ̄/14.524
<T<西‘
故最小自然数n:5.
三、因为2+(正)3=1+1+(^)3I>3厶,
所以。2^+x2≥3菇.
同理,26+y2≥3),,2^+z2≥3z.
故2(^+6+^)+石2+Y2+:2
≥3(z+Y+彳)=(石+Y+z)2(因石+Y+z=3).
展开即得^+6+^≥夥+弦+就.
四、证法l:一方面,构造组合模型:从m个不同元素中选取n个元素的组合,其组合数显然为q.另一方面,组合数也可这样计算:将m个元素分为k组,第1组m。个元素,第2组m:个元素,……,第k组mk个元素,且∑m。=m.对任何一个乃元组合,设它含有第1组中的n。个元素,第2组中的n:个元素,……,第k组中的‰个元素,则得到一个非负k元数组(n。,n:,…,‰),其中∑m=n.反之,对任何一个非负k元数组(n。,凡:,…,‰),其中∑m=n,在第1组中取n。个元素,第2组中
万方数据
2006年第6期5取n:个元素,……,第k组中取nk个元素,将这些
元素合起来便得到一个n元组合.
下面计算n元组合的个数.
由于在第i组中取m个元素有q种方法,由
乘法原理,对给定的n。,n:,…,‰,n元组合的个数
为cZc。n2:…哇,再由加法原理,n元组合的个数为
∑cZc≯’皖=%
“I…2…+~2“
O≤nI-n2?’’,7‘女≤“
证法2:构造母函数
(1+x)“l(1+戈)“2…(1+)mk=(1+戈)“.①比较式①两边z”的系数,显然,(1+z)“的展开式中戈“的系数为G::.
考察式①左边的展开式中石”的系数.
由于(1+x)“-的展开式中x“-的系数为c≥,(1+z)“:的展开式中戈“:的系数为c。n2,……,
(1+戈)、的展开式中xnk的系数为0,当且仅当
女
>7%=n时,这些项的积为含菇8的项.当n.,n:,ET
^
…,‰取遍所有满足y啦=n的自然数时,便得到
五T
所有含x“的项,所以,戈”的系数为
∑c鼍c≯‘哦.
“I+712++一十“女2”
()≤”l-”2?一?“^≤“
故∑cZc≯’吐=G::.
“I+”2++~2“
o‘nI,n2-…t~‘“
五、显然,直线z=a与函数Y=菇4一算2+石的
图像只有一个公共点.于是,设直线方程为Y=彤+
q.将其代入Y=x4~石2+戈,得
膏4一石2+(1一P)菇一q=0.①方程①恰有两个不同实根,有如下3种情形:
(1)戈4一戈2+(1一P)戈一q
=(戈一¨)(石一口)(z2+C膏+D),
其中,U、∥、C、D∈R,比≠12,且C2<4D.
(2)戈4一石2+(1一P)x—g=(x—u)2(聋一")2,
其中,“、"∈R,且U≠12.
(3)X4一戈2+(1一p)z—q=(x—u)3(z一口),
其中,“、"∈R,且M≠".
对于(1),可设
戈4一戈2+(1一p)戈一q
舨叫攀=∽篙其中,实数A、曰满足曰<II】in{笙尹,等).
x4一x2+(1一P)菇一q=(戈2+舭+曰)2,
解得A=o,曰=一{,p=1,g=一{.
因此,直线方程为Y=石一寺.
Ⅱ3+3u2F2P一1.“3F=一q.
解得u=±,百/-6.
p=l+Ⅱ2(“+3”)=1+丢(Ⅱ一9u)=l一号Ⅱ,g=一Ⅱ3"=3Ⅱ4=』12,
万方数据
6中等数学
于是'(M,=(?±等,击).
此时,直线方程为
y=(-±警)戈+丧.
第二试
一、四边形为平行四边形或梯形.
不妨设过点P的直线交船、cD于JI;f、N,AM=MB,CN=ND.
过点肘作EF//CD,交直线尉、船于层、,.则点E、,不可能在仙同侧.
若点E、,在衄异侧,由朋∥cD及Ⅳ是cD的中点,知肘是肼的中点.故四边形AEBF为平行四边形.
甄以.AE//BF,即PA//PB,矛霭.
因此,时与船重合,即船∥∞.
二、设矗2≤[a]+1<(知+1)2,_|}∈N+.
(1)当[a]+1为非完全平方数时,有
后2<[a]+l<(k+1)2,
即^2+l≤[a]+1≤七2+2七.
于是,后2≤[a]≤J|}2+2k一1.所以,
蠡2≤[Ⅱ]≤[n]+舌<[Ⅱ]+1≤尼2+2k(.『=0,l,…,n—1).①因为[口]≤a<[a]+l,所以,
a]+舌≤口+舌<[口]+上n+1.
nn
利用式①有
七2≤[口]+』n≤吐+舌<[n]+舌+l
。。
n。。n
<(七2+2七)+l=(七+1)2.
故【瓜】=后(J=0,l,…,n—1).②眠嘶,=篓[属】=薯一.
在式②中取,=O.得后=[4-n].
故S(口)=nk=凡[^].
(2)当[n]+l为完全平方数时,有
[a]+1=后2,[n]=后2—1.
于是.后2一l≤a<矗2.所以,
(后一1)2≤尼2—1+上≤n+JL<后2+上(j=
nnn’0,1,…,n—1).
此时,必存在矗,使,≤矗时,
(后一1)2≤Ⅱ+上<||}2;
儿
而j>jo时,后2≤。+舌<矗2+舌<七2+1.所以,当,=o,1,…,矗时,【√厂=了乏】=岛一1;当_,=五+1,矗+2,…,忍一l时,【,、/厂:=-:_=手】=摩.№㈦=襄【‘丐】
=善【瓜】+,誊n-I。【瓜】
=∑(后一1)+∑蠡
=(矗+1)(七一1)+(n一矗一1)后
=础一矗一1.
由矗的最小性可知
口+等<瞧n+掣,
所以,以2一舳一1≤矗<nk2一m,
即凡([a]+1)一,m一1≤J0<n([n]+1)一nn.从而,n—n{a}一1≤矗<n—n{a},有
n{口}<n—Ji≤n{n}+1.
贝0,l—Jb=[n{a}]+1,即
矗=n一[n{a}]一1.
故s。(a)=nk一矗一l=nk—n+[n{a}]
=nv厂c_而+[凡{a}]一n.
综上所述,
驰,={:篇…舶¨■震嚣
三、设s分拆成.Il+a2+…+af(aI<a2<…<a,)时,F=o。a:…a,达到最大值.
下面证明:n。,a:,…,q具有以下4条性质.
(1)a,≠1;
(2)a。+I一8.≤2;
万方数据
2006年第6期7
(3)最多有一个i,使口。一。产2;
(4)o.≤3.
(1)若有某个o。=l,必定是nl_1.
令s’=口2+n3十…+(Ⅱf+1),则
,=02口3…Ⅱt—l(口£+1)
>1×02n3…of—laI=F,
矛盾.
(2)若有某个i,使得嘶+。一啦>2,则令
o:=o。+1,n:+l=a。+I一1.
由《+l《一n。+lo。=n‘+I—n‘一l≥3—1=2>0,
锝F。>F.矛盾.
(3)若有某个i<,,使得n_。一8;=2,q+,一q=2,贝9令n:=口。+l,《+l=q+I—1.
由n;《+l一嘶q+l=吩+I—ai—l
=q+I—q+吩一口f一1=2+q—ai—l
≥2+o。+l—n。一1=4一l=3>0,
狐F¨>F。矛盾.
(4)若oI=4,则由s≥5知,8:存在,且由前面的讨论有n:=5或6.
(i)当n2=5时,将8I+口2=9分拆成2+3+4,由2X3X4>4X5,知,,>F,矛盾.
(ii)当n2=6时,将n。+n2=10分拆成2+3+5,由2X3×5>4×6,知,>F,矛盾.
若n.≥5,将t1。分拆成2+(n。一2),由
2(oI一2)≥al+1,
知,,>F,矛盾.
综上所述,当,达到最大时,s的分拆只有两种形式:
第一种形式为
s=2+3+…+m—P(2≤p≤m);①第二种形式为
s=3+4+…+n—q(3≤q≤n).②若s同时存在上述两种类型的分拆,即
2+3+…+m—P=s=3+4+…+凡一q,
其中,2≤p≤m,3≤q≤n.
我们证明必有m=n,P=q+2.
实际上,若m>n,移项得
2+(n+1)+(n+2)+…+,n=P—q
≤m—q≤m.
矛盾.
同样可知,m<n亦矛盾.
于是,m=n.从而,2=P—q,即P=q+2.
此时,对应的F值之比为
m!m!
镪=昔=等=q系2>l(q列.
,b—n!一m!一+71、’7。7。
292q
因此,当s同时存在两种分拆时,第一种形式的分拆使,达到最大.
取划分数列吼=2+3+…+后,则对给定的正整数s(s≥5),总存在确定的整数七(七≥3),使得吼一I≤s<吼.
令s=nI—r,贝4。‘一l≤n^一r<nI.
解得0<r≤蠡,即l≤r≤||}.
于是,对给定的正整数s,总存在确定的整数尼、r,使得
s=2+3+…+后一r(1≤r≤后).
(1)当r=l时,
s=2+3+…+七一l
=3+4+…+(七一1)+(_|}+1)
=3+4+…+(后+1)一豇,
这是第二种形式的分拆,其中凡=蠡+1,q=七.若s存在第一种形式的分拆,则由上面讨论,必有,n=n=七十l,P=q+2=k+2,即
s=2+3+…+(南+1)一(七+2),
这与P≤m=_j}+l矛盾.
于是,s只存在第二种形式的分拆,此时,
F一(堡±1
21
~“
2后’
(2)当2≤r≤七时,
s=2+3+…+七一r(2≤r≤居),
这是第一种形式的分拆,其中m=七,P=r.此时,,一:掣.
综上所述,设s=2+3+…+后一r(1≤r≤k),
f连半,H;
。江2一七.
(冯跃峰深圳高级中学,518040)
万方数据
数学奥林匹克高中训练题(1)
作者:冯跃峰, FENG Yue-feng
作者单位:深圳高级中学,518040
刊名:
中等数学
英文刊名:HIGH-SCHOOL MATHEMATICS
年,卷(期):2006,""(6)
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授权使用:华中师范大学(hzsfdx),授权号:2b77fb3c-a05e-4d47-a92d-9dc200c60abd
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