2017年镇海中学数学竞赛模拟试卷

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2017年镇海中学数学竞赛模拟试卷(3)
姓名_______
一、填空题,每题8分 1.设1
sin cos 2
+=x x ,则33sin cos +=x x
2.设i 为虚数单位,化简20162016(1)(1)++-=i i
3.已知等差数列121000,,a a a 的前100项之和为100,最后100项之和为1000,则1=a
4. 集合
[][][]{}{}231,2,,100++∈x x x x R 共有 个元素,其中[]x 表示不超过x 的
最大整数。

5.若关于x 的方程2=x
x ae 有三个不同的实根,则实数a 的取值范围是
6. 在如图所示的单位正方体1111-ABCD A BC D 中,设
O 为正方体的中心,点,M N 分别在棱111,A D CC 上,112
,23
==A
M CN ,则四面体1OMNB 的体积等于
7. 已知抛物线P 以椭圆E 的中心为焦点,P 经过E 的两个焦点,并且P 与E 恰有三个交点,则E 得离心率等于
二、简答题
8.已知数列{}n a 满足211012
2391,5,2-----===n n n n a a a a a a ,2≥n 。

用数学归纳法证明:
223+=-n n a
9.证明:对任意的实数,,a b c ≥并
求等号成立的充分必要条件。

10.求满足1≤-≤n m m n mn 的所有正整数对(,)m n
2017年高中数学竞赛模拟试卷(3)答案
一、
填空题,每题8分
1.设1
sin cos 2
+=
x x ,则33sin cos +=x x 解答:由1sin cos 2+=
x x ,可得112s i n c o s 4+=x
x ,故3
sin cos 8
=-x x ,从而33sin cos +=x x 221311
(sin cos )(sin cos sin cos )(1)2816
+-+=
+=x x x x x x 2.设i 为虚数单位,化简20162016(1)(1)++-=i i 解答:由2(1)2+=i i ,可得2016
1(1)2+=i ,同理可得20161(1)2-=i 故
201620161009(1)(1)2++-=i i
3.已知等差数列121000,,
a a a 的前100项之和为100,最后100项之和为1000,则1=a
解答:设等差数列的公差为d ,则有11004950100+=a d ,1100949501000+=a d 解得
10.505=a
4. 集合
[][][]{}{}231,2,,100++∈x x x x R 共有 个元素,其中[]x 表示不超过x 的
最大整数。

解答:设[][][]()23=++f x x x x 则有(1)()6+=+f x f x ,当01≤<x 时,()f x 的所有可



0,1,2,3.


()
f x 得值域{}6
,61,
62,6
3
=+++∈S k k
k k k Z ,
[][][]{}{}231,2,
,100417167++∈=⨯-=x x x x R 个元素。

5.若关于x 的方程2=x
x ae 有三个不同的实根,则实数a 的取值范围是
解答:设2()-=x f x x e ,则2'()(2)-=-x
f x x x e
当0≤x 时,2()-=x
f x x e 单调递减,当
02≤≤x 时,2()-=x f x x e 单调递增,当2≥x 时,2()-=x f x x e 单调递减,(0)0=f ,
2(2)4-=f e ,当→+∞x 时()0→f x 因此,2()-==x f x x e a 有三个不同的实根当且仅
当2
04-<<a e
6.在如图所示的单位正方体1111-ABCD A BC D 中,设
O 为正方体的中心,点,M N 分别在棱111,A D CC 上,112
,23
==A
M CN ,则四面体1OMNB 的体积等于 解答:以A 为原点,1,,AB AD AA 为
,,x y z 轴建立空间直角坐标系,则有11112
(,,0),(0,,1),(1,1,),(1,0,1)
2223
O M N B 由此四面体1OMNB 的体积1111
672
=⨯⨯=V OB ON OM
7.已知抛物线P 以椭圆E 的中心为焦点,P 经过E 的两个
焦点,并且P 与E 恰有三个交点,则E 得离心率等于
解答:不妨设椭圆E 的方程为22
221(0)+=>>x y a b a b
,P
经过E 的两个焦点,222=+x cy c
222=+a b c ,P 与E 恰有三个交点,所以2=c b ,则E 得离心率等于=
=
c e a 二、
简答题
8.已知数列{}n a 满足2
11012
2391,5,2-----===n n n n a a a a a a ,2≥n 。

用数学归纳法证明:
223+=-n n a
证明:2301123,523,==-==-a a 从而223+=-n n a 对0,1=n 成立。

当2≥n 时假设1123+-=-n n a ,223-=-n n a 由递推公式可得
2121221122392(23)3(23)94215292322(23)23
+++---------⨯-⨯+====---n n n n n n n n n n
n a a a a 由此,223+=-n n a 对一切0≥n 成立。

9.证明:对任意的实数,,a b c ≥并
求等号成立的充分必要条件。

+≥两边平方
22222
2()42()()⇔+++++++++a a b c b c a a b c b c
移项合并21
()2

+++a a b c bc 两边平方展开可得
4322222
4322222
()()()1()(()2)()2⇔++++++++≥+++++++++a a b c a b bc c abc b c b c a a b c a b c bc c abc b c b c
移项合并 22222233
()()042

+≥⇔-≥a b c a bc a b c 不等式成立的必要是()0-=a b c
当0=a 不等式等号成立等价于0≥bc ,当=b c 时不等式等号成立。

综上所述,不等式等号成立的充分必要条件是0=a 且0≥bc 或者=b c
证明方法二:设向量(),()22αβ=+
=+b c a a
则αβ+=
αβ+==根据三角不等式αβαβ+≥+即可得所要证明的不等式,不等号成立的充分必要条件
是αβ、平行且方向相同。

当αβ∥时,(-()=0()022
++⇔-=)
b c c a b a a b c ,以下同证明方法一。

10.求满足1≤-≤n m m n mn 的所有正整数对(,)m n
解答:引理1: ln ()=
x
f x x
在](0,e 上单调递增,在[),+∞e 上单调递减。

引理2:当0>x 时,ln(1)+<x x
由引理1可得ln ln >⇔
>n m m n
m n m n
有以下情形, 情形一:1,2=≥n m ,(,)m n 均满足题设
情形二:2,5=≥m n 设2
()22,5=--≥x
g x x x x 则'
()2ln2220=-->x
g x x
由(5)3,(6)16=-=g g ,可得满足题设条件的(,)m n 只有(2,5)
情形三:3,2==m n 易知满足要求。

情形四:3,1≥≥+m n m ,设
()=--x m g x m x mx 当1≥+x m 时
'11()ln 0--=-->--≥->x m m m m g x m m mx m x mx m x m 所以 ()=--x m g x m x mx 单调递增,因此,
111()(1)(1)(1)(1)(1)++⎡
⎤≥+=-+-+=-+-+⎢⎥⎣
⎦m m m m g n g m m m m m m m m m m
当3=m 时,()5=g m
当4≥m 时,()(1)0>-+>m g m m m m 无(,)m n 满足题设条件。

综上,所有满足题设条件的正整数为{}
(,1),(2,5)(3,2)2≥m m。

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