清北学堂08国庆赠送试题答案

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清北学堂08国庆赠送试题答案数学

1、 不等式

<证法一>

()2

1111

x a a +-=4

12112

21-

+⎪⎭

⎫ ⎝

-x a 由柯西不等式: ⎪⎪⎭

⎛+∑=n k k x a 12

212

≤()

⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛+∑=n k k k x a a 122⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛∑=n k k a

11

≤()

∑=+n k k k x a a 12

2

2

只需证:

()

()21112

2211

21x a a x

a

a n

k k

k

+-≤

+∑

= (1)

由于

()2

222x

a

a k

k +<

()

2

2

222k

k

k

a x

a

a -+=

41211

22

-+⎪⎭⎫ ⎝

⎛-x a k -

41211

2

2

-

+⎪⎭⎫ ⎝⎛+x a k

2

()

∑∑

==⎥⎥⎥⎥⎥⎦

⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+⎪

⎭⎫ ⎝⎛+--+⎪⎭⎫ ⎝⎛-<+n k k k n

k k

k

x a x a x a

a 12

2

221

2

2

24121141211 由于a1

1

211-≤+

+k k a a ∴ (1)式成立

<证法二> 当()1112

-≥a a x 由

11

1≤∑=n

k k

a ,可设: 2

12

21⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛+∑=n k k x a ≤2

121⎪⎪⎭⎫

⎛∑=n k k x a =2

121

41⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛∑=n k k a x

≤()2211212121x a a x +-≤ 当()1112

-

()

()2

111

2

2

211

21x

a a x a

a n

k k

k

+-≤

+∑

= (1) 由于(

)

2

2

222

22

41k k k a x a x

a -⎪⎭⎫ ⎝

⎛++≥+

()

22

2

22

224122k

k k

k

k

a x a a x

a

a -⎪⎭⎫ ⎝

⎛++≤

+∴

=

22222

2

2221121121212x a x a x a x a a k

k k k k +⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛- 由此可证:

()

()2

112

212211

2

2

211214121121211212x a a x a x a x a

a n

k k

k

+-=-+⎪

⎭⎫ ⎝

⎛-<+⎪⎭⎫ ⎝⎛-<

+∑

= 2、平面几何

如图1-3,连结MN ,BD ,CD ∵FM ⊥AB ,FN ⊥AC

∴∠AMN+∠BAE=∠AFN+∠CAF=90°, ∴MN ⊥AD

∵∠FMN=∠FAN=∠BAD=∠BCD ,∠FNM=∠DBC , ∴△MNF ∽△CBD ∴

FM DC FN DB

MN CB MN CB

==,. 对圆内接四边形ABCD 用托勒密定理有 AB ·CD+AC ·BD=AD ·BC ∴

···ABC AMDN S FM AB FN AC

S MN AD

+=

△ =··FM AB FN AC

MN AD MN AD + =

··DC AB DB AC

CB AD CB AD + =···DC AB DB AC

CB AD +

=

·1·AD BC

CB AD

= ∴SAMDN=S △ABC.

3、数论 解: 因为2

2162544

OP AD +

= 所以 224625AD OP += 同理,22

4625CD OQ +=

对于方程224625x y +=

2462512y y ≤⇒≤ y 为偶数 (,)(7,12)(15,10)x y =或

所以7151210AD CD OP OQ =⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=⎩或1571012

AD CD OP OQ =⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=⎩

求得20AC =,ABC ∆中,222

cos 2AB BC AC B AB BC

++=⨯

求得2

2

6

4005

AB BC AB BC +-

⨯= 设15AB a =,所以2211256400a BC a BC +-⨯=

2211(3)16400BC a a -+=,所以

2116400a ≤ 15a ≤ a 可能的值为1,2,3,4,5

求得(,)(15,25)(25,15)AB BC =或(20,24)或

取(20,24) C=66

4、组合计数

解:分四种情况讨论: (1),用了6种颜色,将1种颜色染下底,则上底有5种染法,按照圆排列,其余4个侧面有3!种染法,共有5×3!=30种,(或

6!

64

⨯) (2), 用5种颜色,选5种颜色有C 56种方法,

再选一种染上下底有5种,固定一种颜色朝东,朝西的一面有3种共有C 56⨯5

6⨯=90种 (3)用4种颜色,再选其中两种各染一对对面,有C 46⨯C 24种,将一对同色的面作为上底,

下底,另一对同色的在东西两面,则南北相对两面的颜色交换后仍是同一染法,共有

C 462

4C ⨯=90种

(4)用3种颜色,选三种颜色有36C 种方法,每种染相对两面,染出的都是同一种,共有36C =20

染色法有30+90+90+20=230种

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