历届中国数学奥林匹克(全国中学生数学冬令营)试题解答

2 2 a1 x2 1 + a2 x2 + · · · + an xn ; 2 2 a1 x2 1 + a2 x2 + · · · + an xn
0(i = 1, 2, . . . , n),则显然有a1 x1 + a2 x2 + · · · + an xn 0, ai −a1 > 0(i = 2, 3, . . . , n). ∴
√ √ √ m2 −122 −5 5
×
12 m 12 m
12 m
< 1;
m2 −122 −5 5 m2 −122 −5 5
× ×
= 1; > 1.
2028 119 时,∠A为锐角;
2028 119 时,∠A为直角; 2028 119 时,∠A为钝角.
3.设z1 , z2 , . . . , zn 为复数,满足 |z1 | + |z2 | + · · · + |zn | = 1. 求证:上述n个复数中,必存在若干个复数,它们的和的模不小于 1 6. 证明:设zk = xk + yk i(xk , yk ∈ R, k = 1, 2 . . . , n) 将所有的zk 分为两组X,Y.若|xk | 再将X中的复数分为两组A,B.若xk 则
面积减小,归为情形(2). (2)不妨设P1 在AB 上,P2 在AC 上,P3 , P4 在BC 上,P3 在P4 C 上. (2.1)若P1 P2 上的高的长度. ∴S
P1 P2 P3
1 BC ,设 AP AB =
AP2 AC
= λ,P1 P2 = λBC .P1 P2 到BC 的距离为(1−λ)h,h为三角形ABC 中BC 边
∈ Z.
1 3 2n+1 (2n + 1)ϕ = (2l + 3 = 2t + 3 2 )π (l ∈ Z). ∴ (2n + 1)(2k + 6 ) = 2l + 2 , 6 2 , n = 6t + 4(t ∈ Z). 5(2n+1) 5 ) = 2l + 3 = 2t + 3 或(2n + 1)(2k + 6 2, 6 2 , 5|4t + 3, t ≡ 3 (mod 5)(t ∈ Z).
+ aj ).
0,即任两数之和非负.证毕.
2.在三角形ABC 中,BC 边上的高AD = 12,∠A的平分线AE = 13,设BC 边上的中线AF = m,问m在什 么范围内取值时,∠A分别为锐角,直角,钝角? 解:设O为 ABC 的外心,不妨设AB > AC ,∠B 为锐角. 则OF 垂 直 平 分 线 段BC ,由 外 心 的 性 质,∠C 为 锐 角 时,∠OAB = ∠OBA =
√ sin ∠F AE FE AD 由正弦定理 sin AE 2 − AD2 = 5, ∠DAE = DE × AF .其中DE = √ √ F E = F D − DE = AF 2 − AD2 − DE = m2 − 122 − 5 > 0. ∴ m > 13, 且∠A为锐角等价于 ∠A为直角等价于 ∠A为钝角等价于 解得当13 < m < 当m = 当m >
zk ∈A
|yk |,则将zk 放入X中;若|yk | 0,则将zk 放入A中;若xk
1 4.
|xk |,则将zk 放入Y中. 其中必有一组中 0,则将zk 放入B中. 其中必有一组中的
所有复数模长之和不小于 1 2 .不妨设为X.
1 所有复数摸长之和不小于 4 .不妨设为A.
|zk |
而对于zk ∈ ∴ xk
1 ◦ 2 (180 1 ◦ 2 (180
− ∠AOB ) =
− 2∠C ) = 90◦ − ∠C .
又因为AD ⊥ BC ,∴ ∠CAD = 90◦ − ∠C ,∴ ∠OAB = ∠DAC . 类似地,当∠C 为直角或钝角时也有∠OAB = ∠DAC . 由AE 平分∠BAC ,∠BAE = ∠CAE .∴ ∠OAE = ∠DAE .(由于F, D在E 两侧). ∠A为锐角时,O, A在BC 同侧,∠F AE < ∠OAE = ∠DAE ; ∠A为直角时,O, F 重合,∠F AE = ∠OAE = ∠DAE ; ∠A为钝角时,O, A在BC 异侧,∠F AE > ∠OAE = ∠DAE . 1
过P2 作 平 行 于BC 的 直 线
EP2 P3 . ABC .证毕.
DP2 P3 ,也就不大于S
5.能否把1,1,2,2,. . . ,1986,1986这些数排成一行, 使得两个1之间夹着1个数,两个2之间夹着2个数,. . . , 两 个1986之间夹着1986个数.请证明你的结论. 解:不能.假设可以做出这样的排列,将已排好的数按顺序编号为1,2,. . . ,3972. 当n为奇数时,两个n的编号奇偶性相同;当n为偶数时,两个n的编号奇偶性不同. 而1到1986之间有993个 偶数,所以一共有2k + 993个编号为偶数的数.(k ∈ N∗ ) 但是1到3972之间有1986个偶数,k = 496.5.矛 盾.所以不能按要求排成这样一行. √ 6.用任意的方式,给平面上的每一点染上黑色或白色. 求证:一定存在一个边长为1或 3的正三角形,它的
中国 数 学奥 林 匹 克 (CMO) 历届试题及解答
1986-2005
第一届中国数学奥林匹克(1986年)
天津 南开大学
1.已知 a1 , a2 , . . . , an 为实数, 如果它们中任意两数之和非负,那么对于满足 x1 + x2 + · · · + xn = 1 的任意非负实数 x1 , x2 , . . . , xn , 有不等式 a1 x1 + a2 x2 + · · · + an xn 成立.请证明上述命题及其逆命题. 证明:原命题的证明:由0 (1)若ai 以ai + a1 xi 1, xi − x2 i 0, xi x2 i (i = 1, 2, . . . , n).
xk <0
yk | + |
yk <0
yk |
1. xk |
1 4.
其中必有一项不小于 1 4 ,不妨设为第一项,则 | ∴|
xk 0Βιβλιοθήκη xk 0 1 4zk | = |
xk 0
xk + i
xk 0
yk |
|
xk 0
xk |
>1 6 .证毕.
4.已知:四边形P1 P2 P3 P4 的四个顶点位于三角形ABC 的边上. 求证:四个三角形 P1 P2 P3 , 的四分之一. 证明:有两种情况:(1)四个顶点在两条边上;(2)四个顶点在三条边上. (1)不妨设P1 , P4 在AB 上,P2 , P3 在AC 上,P1 , P2 分别在AP4 , AP3 上. 将B 移至P4 ,C 移至P3 ,三角形ABC 的 2 P1 P2 P4 , P1 P3 P4 , P2 P3 P4 中,至少有一个的面积不大于 ABC 的面积
zk ∈A 2 , yk A,x2 k 4 2 1 √
1 4 ,即
2 x2 k + yk 2 x2 k + yk
√
2xk . yk |
zk ∈A zk ∈A
.∴ |
zk ∈A
zk | = |
zk ∈A 1 6.
xk + i
xk
zk ∈A √ 而4 2 < 6, ∴ |
1 √ . 4 2
zk |
zk ∈A
+1 ∴ cos(n + 1)θ − cos nθ − 1 = −(2 sin 2n2 θ sin θ 2 + 1) = 0. +1 sin(n + 1)θ − sin nθ = 2 cos 2n2 θ sin θ 2 = 0. +1 +1 1 θ ∴ cos 2n2 θ = 0, sin 2n2 θ = ±1, sin θ 2 = ± 2 , 设 2 = ϕ. π (1)sin ϕ = 1 2 ,sin(2n + 1)ϕ = −1. ϕ = 2kπ + 6 或2kπ + 5π 6 ,k
+
√
3 6 2 i, z
= 1, |z | = 1.
√ 3 2 i)
−e
iπ 3
− 1 = (1 2 −
− (− 1 2 −
√
3 2 i)
− 1 = 0.
− z − 1 = 0有模为1的复根.
若z n+1 − z n − 1 = 0有模为1的复根eiθ = cos θ + i cos θ. 则z n+1 − z n − 1 = (cos(n + 1)θ − cos nθ − 1) + i(sin(n + 1)θ − sin nθ) = 0.
即A中复数之和的模不小于 1 6 .证毕. 另证:设zk = xk + yk i(xk , yk ∈ R, k = 1, 2 . . . , n) 则|zk | = ∴ ∴|
xk 0 n k=1 2 x2 k + yk
|xk | + |yk |. 1. xk | + |
yk 0
|xk | + |yk | xk | + |
(2)否 则 至 少 存 在 一 个ai < 0,由 对 称 性 不 妨 设a1 < 0. 又 因 为a1 , a2 , . . . , an 中 任 两 数 之 和 非 负,所
2 2 a1 x1 + a2 x2 + · · · + an xn − a1 x2 1 − a2 x2 − · · · − an xn 2 2 = a1 (x1 − x2 1 ) + a2 (x2 − x2 ) + · · · + an (xn − xn ) 2 2 a1 (x1 − x2 1 ) + (−a1 )(x2 − x2 ) + · · · + (−a1 )(xn − xn ) 2 2 = (−a1 )(x2 1 − x2 − · · · − xn − x1 + x2 + · · · + xn ) 2 2 = (−a1 )(x2 1 − x1 + (1 − x1 ) − x2 − · · · − xn ) 2 = (−a1 )((1 − x1 )2 − x2 2 − · · · − xn ) 2 = (−a1 )((x2 + · · · + xn )2 − x2 2 − · · · − xn )