2015年全国高中数学联赛试题及答案详解(A卷)

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2015全国高中数学联赛湖南预赛试题及答案(A卷)

2015年湖南省高中数学竞赛(A 卷)(2015-06-27 )、选择题(每个 5分，共6题) 1•将选手的9个得分去掉1个最高分，去年1个最低分，7个剩余分数的平均分为 91,现场无法辨认，在图中以x 表示，则7个剩余分数的方D 口 72.半径为R 的球的内部装有4个有相同半径r 的小球，则小球半径 r 可能的最大值是 A.—3_R B.」6_RC. —V R D. —^5_RA. - RB. ，.. 2 V3 3 妬 RC. ------ =R 1 ■. 3 D.- 23.已知数列｛a n ｝和｛b n ｝对任意n*N ，都有a nm ，当n 时，数列｛a n ｝和｛b n ｝的极限分别是A 和B ，贝UA. A BB. A BC. A BD.A 和B 的大小关系不确定4. 对所有满足1 n m 5的m,n,极坐标方程n表示的不同双曲线条数为 1 C m cosA. 6B. 9C. 12D. 155. 使关于x 的不等式TP厂X k 有解的实数k 的最大值是A. 63 B. 3 C. 63 D. 62 26. 设M ｛ | x y ,x,y Z ｝，则对任意的整数 n ,形如4n,4n +1,4n+2,4n+3的数中，不是M 中的元素的数为 A. 4nB. 4n+1C. 4n+2D. 4n+3二、填空题(每个 8分，共6题)7. 已知三边为连续自然数的三角形的最大角是最小角的两倍，则该三角形的周长为： _____8.对任一实数序列 A ( 1, 2, 3,...)，定义△ A 为序列(21,32,43,...)，它的第门项是n1 n ，假定序列△(△ A )的所有项都是1，且19 920，贝卩1的值为： ________1 1 n［丄 -i ］为纯虚数的最小正整数 2 2.3做的9个分数的茎叶图有一个数据模糊,差为116 36A.B. C. 36979.满足使I n= ______10. 将1，2，3，...，9这9个数字填在如图所示的9个空格中，要求每一行从左到右，每列从上到下分别依次增大，当3, 4固定在图中的位置时，填写空格的方法数为：—11. 记集合T {O,1,2,3,4,5©，M {7 I r 74|a i T，j 1,2,3,4}，将M中的元素按从大到小顺序排列，则第2015年数是： _____________12. 设直线系M :xcos （y 2）sin 1（0 2 ）,对于下列四个命题：①M中所有直线均经过一个定点②存在定点P不在M中的任一条直线上③对于任意整数n（n 3）存在正n边形，其所有边均在M中的直线上④M中的直线所能围成的三角形面积都相等其中真命题的代号是：____________ （写出所有真命题的代号）三、解答题（共4题，满分72 分）13. （本小题满分16分）如图所示，AB为Rt A ABC的斜边，I为其内心，若△ IAB的外接圆的半径为R，Rt△ ABC 的内切圆半径为r,求证：R （2 、.2）r.2 2 2 2如图，A , B为椭圆X2占1 (a>b>0)和双曲线笃爲1的公共顶点，P、Q分别为双曲a b a b线和椭圆上不同于A、B的动点，且满足A P B P(A Q B Q)( R,| | 1)求证：(I)三点0、P、Q在同一直线上；(n)若直线AP、BP、AQ、BQ的斜率分别是灯、k2、k3、k4,则k什k2+k3+k4是定值。

2015年全国高中数学联赛河北省预赛试题及答案

2015年全国高中数学联赛河北省预赛试题及答案一、填空题（每小题8分，共64分） 1.已知函数())()ln 10f x ax a =+>，则()1ln ln f a f a ⎛⎫+= ⎪⎝⎭．答案：2 提示：()()))()2222lnln2ln 12 2.f x f x ax ax a x a x +-=++=+-+=2.设A 、B 两点分别在抛物线26y x =和圆()22:21C x y -+=上，则AB 的取值范围是．答案：[)1,+∞提示：由于1AB AC ≥-，则只需要考虑AC 的范围．而()()()2222222262413,AC x y x xx x x =-+=-+=++=++又0x ≥，故min 2AC =，故AB 的取值范围为[)1,.+∞ 3.若tan 3tan 02παββα⎛⎫=<≤< ⎪⎝⎭，则αβ-的最大值为．答案：6π．提示：()2tan tan 2tan tan 1tan tan 13tan 213tan tan tan .36αββαβαββββπ--==++=+≤= 因为02πβα<≤<，所以0.2παβ≤-<所以6παβ-≤，即αβ-的最大值为.6π 4.已知△ABC 为等腰直角三角形，其中C ∠为直角，1AC BC ==，过点B 作平面ABC 的垂线DB ，使得1DB =，在DA 、DC 上分别取点E 、F ，则△BEF 周长的最小值为．．提示：由题意可知，,4CDB π∠=且BDA ∠与CDA ∠之和为.2π如图，将侧面BDA 和侧面CDB 分别折起至面1B DA 和2B DC ，且与侧面ADC 位于同一个平面上．则△BEF 周长的最小值即面12AB DB C 上两点1B 、2B 之间的线段长．由前面的分析可知，12123.244B DB B DA ADC CDB πππ∠=∠+∠+∠=+=由余弦定理可得，12B B ===所以，△BEF5.已知函数()33f x x x =+，对任意的[]2,2,m ∈-()()820x f mx f -+<恒成立，则正实数x 的取值范围为．答案：0 2.x <<提示：由于()33f x x x =+为奇函数且为增函数，所以()()820xf mx f -+<等价于()()()822x x f mx f f -<-=-，即82.x mx -<-即280xmx +-<对任意[]2,2m ∈-恒成立．即2280,2280,xxx x ⎧+-<⎪⎨-+-<⎪⎩所以02,04,x x <<⎧⎨<<⎩即0 2.x <<6.已知向量a 、b 、c 满足()*::2::3a b c k k N =∈，且()2b a c b -=-，若α为a 、c 的夹角，则cos α的值为．答案：1.6-提示：由()2b a c b -=-得1233b ac =+，所以 222144.999b ac a c =++⋅又::2::3a b c k =，所以240241664cos ,.9999k α⎡⎤=+∈⎢⎥⎣⎦又*k N ∈，所以2k =，所以cos α的值为1.6-7.现有一个能容纳10个半径为1的小球的封闭正四面体容器，则该容器棱长最小值为．答案：4+提示：这10个小球成棱锥形来放，第一层1个，第2层3个，第3层6个，即每一条棱是3的小球，于是正四面体的一条棱长就应该是4倍的小球的半径加上2倍的球心到四面体顶点的距离到棱长上射影的长度，又球心到顶点的距离为3，正四面体的高和棱所成角的余弦值为342343+⨯⨯=+ 8.将10个小球（5个黑球和5个白球）排成一行，从左边第一个小球开始向右数小球．无论数几个小球，黑球的个数总不少于白球个数的概率为．答案：1.6提示：方法一如果只有2个小球（1黑1白），那么黑球的个数总不少于白球个数的概率为12；如果只有4个小球（2黑2白），那么黑球的个数总不少于白球个数的概率为13；如果只有6个小球（3黑3白），那么黑球的个数总数不少于白球个数的概率为14；以此类推，可知将10个小球（5黑5白）排成一行，从左边一个小球开始向右数小球，无论数几个小球，黑球的个数不少于白球个数的概率为1.6方法二直接从10个小球入手分类讨论．二、解答题（第9、10、11、12题各14分，第13、14题各15分） 9.在△ABC 中，内角A 、B 、C 对边的边长分别是a 、b 、c ，向量()sin sin ,sin ,p A C B =+(),q a c b a =--，且满足p q ⊥．（1）求△ABC 的内角C 的值；（2）若()2,2sin 2sin 2sin c A B C C =++=，求△ABC 的面积．解（1）由题意p q ⊥，所以()()()sin sin sin 0.a c A C b a B -++-=由正弦定理，可得()()()0.a c a c b a b -++-= 整理得222a cb ab -+=．由余弦定理可得，2221cos ,22a b c C ab +-==又()0,C π∈，所以.3C π= (2)由()2sin 2sin 2sin A B C C ++=可得，()()4sin cos sin sin .A A B A B A π++-=+整理得，()()4sin cos sin sin 2sin cos .A A B A B A B A =++-=当cos 0A =时，2A π=，此时，2cot3b π==，所以△ABC 的面积12ABC S bc ∆==当cos 0A ≠时，上式即为sin 2sin B A =，由正弦定理可得2,b a =又224a b ab +-=，解之得，a b ==所以△ABC 的面积1sin 2ABC S ab C ∆==综上所述，△ABC 的面积1sin 23ABC S ab C ∆==10.已知数列{}n a 满足：2112,2.n n n a a a a +==+（1）求证：数列(){}lg 1n a +是等比数列，并求{}n a 的通项公式；（2）若112n n n b a a =++，且数列{}n b 的前n 项和为n S ，求证： 1.n S < 证（1）由已知得()22112,11.n n n n n a a a a a +-=++=+因为12a =，所以11n a +>，两边取对数得()()1lg 12lg 1,n n a a ++=+即()()1lg 12lg 1n n a a ++=+，故(){}lg 1n a +为以lg 3为首项，2为公比的等比数列，即()1lg 12lg3,n n a -+=即123 1.n n a -=-（2）方法一由212n n n a a a +=+，两边取倒数得1111122n n n a a a +⎛⎫=- ⎪+⎝⎭，所以 21122n n n a a a +=-+，即1112n nn b a a +⎛⎫=- ⎪⎝⎭，故2112,231n n S ⎛⎫=- ⎪-⎝⎭故 1.n S < 方法二由于111211222221123313131112,3131n n n nn n n b -----⨯=+=+--⎛⎫=- ⎪-+⎝⎭则2112 1.231n n S ⎛⎫=-< ⎪-⎝⎭11.设().xf x e ax a =--（1）若()0f x ≥对一切1x ≥-恒成立，求a 的取值范围；（2）求证：1008122015.2016e -⎛⎫< ⎪⎝⎭解（1）由()0f x ≥得()1xx a e +≤，即()11xe a x x ≤>-+．令()1x e h x x =+，则()()2.1xxe h x x '=+ 由()()201xxe h x x '=>+得0.x >所以()h x 在()0,+∞上单调递增，()h x 在()1,0-单调递减．所以()()()011,h x h x ≥=>-由此得 1.a ≤又1x =-时，()1x x a e +≤即为10a e -⨯≤，此时a 取任意值都成立．综上可得 1.a ≤（2）10081220152016e-⎛⎫< ⎪⎝⎭等价于1201510152016e <等价于1201611.2016e -< 由（1）知，当1a =时()0f x ≥对一切1x ≥-恒成立，即1xe x ≥+（0x =时取等号）．取12016x =-，得1201611.2016e -< 即证得：1008122015.2016e -⎛⎫< ⎪⎝⎭12. 已知：如图，两圆交于A 、B 两点，CD 为一条外公切线，切点分别为C 、D ．过A 任意作一条直线分别交两圆于E 、F ，EC 交FD 于点P ．求证：PB 平分.EBF ∠证如图，连结BA 、BC 、,BD 延长CD ．由A 、B 、E 、C 共圆有1CBA ∠=∠，同理，2.DBA ∠=∠又12180EPF ∠+∠+∠=，所以12180.CBD CPD EPF ∠+∠=∠+∠+∠=故P 、C 、B 、D 四点共圆．则34CBP DBF ∠=∠=∠=∠（弦切角等于圆周角）．同理5.CBE DBP ∠=∠=∠ 所以,EBP EBC PBC DBP FBD FBP ∠=∠+∠=∠+∠=∠此即为PB 平分.EBF ∠13.设正数x 、y 满足33x y x y +=-，求使221x y λ+≤恒成立的实数λ的最大值．解由正数x 、y 满足33x y x y +=-，知0.x y >> 令 1.xt y=> 不等式221x y λ+≤等价于3322,x y x y x y λ++≤-等价于332322,x y x y y y x x y x yλ++≤-=-- 等价于()232,x y y x y y λ+≤-等价于22221.1x y t xy y t λ++≤=--因为()()212211122t f t t t t +==+-+--≥+=+ 等号仅当211t t-=-，即1t =λ的最大值为2+ 14.已知椭圆22:12x C y +=及点11,2P ⎛⎫⎪⎝⎭，过点P 作直线l 与椭圆C 交于A 、B 两点，过A 、B 两点分别作C 的切线交于Q ．（1）求Q 的轨迹方程：（2）求△ABQ 的面积的最小值．解（1）设()11,A x y 、()22,B x y 、()00,Q x y ，则11:12x xQA y y +=过Q ，有 101012x x y y +=； ① 22:12x xQB y y +=过Q ，有202012x x y y +=， ② 故直线AB 为0012x x y y +=，由于直线AB 过点11,2P ⎛⎫⎪⎝⎭，则有00122x y +=，即 00 2.x y += ③故Q 的轨迹方程为 2.x y +=（2）当直线AB 斜率不存在时，即直线AB 的方程为1x=，此时1,2A ⎛⎝⎭、1,2B ⎛- ⎝⎭、()2,0.C 所以1122ABQ S ∆==当直线AB 的斜率存在时，设直线()1:12AB y k x -=-，即1.2y kx k =+-联立2222,1,2x y y kx k ⎧+=⎪⎨=+-⎪⎩消去y 得 ()()222321212220.2kx k k x k k ⎛⎫++-+--= ⎪⎝⎭于是有()1222122221,213222.21k k x x k k k x x k -⎧+=⎪+⎪⎨--⎪=⎪+⎩又①-②，得到0002x ky +=与③联立，可解得42,2112kQ k k ⎛⎫ ⎪--⎝⎭，则()()12322212443,42121AQB S AB d x k k k k ∆==-++=⋅+-可得 ()()()3222224431.82121AQB k k S k k ∆++=⋅+- 令()()()()322224432121k k f k kk ++=+-，则()()()()()()22233284431843,2121k k k k k f k kk -+++-+'=+-故()f k 在区间(),1-∞-上单调递减，11,2⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增，1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递减，又()lim 4,k f k →+∞=所以()()min 11.3f k f =-=于是，当1k =-时，△AQB 面积的最小值为min S =。

2015年全国高中数学联赛试题答案

1≤i ≤ k
…………………20 分
包含 a1 的集合至少有
n− s −t 个．又由于 A1 ⊆ Ci （ i = 1, , t ），故 C1 , C2 , , Ct 都 k
n− s −t ，即在剩下的 n − s − t 个集合中， k
包含 a1 ，因此包含 a1 的集合个数至少为
n− s −t n − s + (k − 1)t n − s + t （利用 k ≥ 2 ） = +t ≥ k k k n ． ……………40 分 ≥ （利用 t ≥ s ） k
n ≤ (n + 1) ∑ห้องสมุดไป่ตู้ai2 ， i =1 所以①得证，从而本题得证．
…………………40 分
证法二：首先，由于问题中 a1 , a2 , , an 的对称性，可设 a1 ≥ a2 ≥ ≥ an ．此 n 外，若将 a1 , a2 , , an 中的负数均改变符号，则问题中的不等式左边的 ∑ ai 不 i =1 减，而右边的 ∑ ai2 不变，并且这一手续不影响 ε i = ±1 的选取，因此我们可进一
2t u − 1 2u − 1 m 1 2αt ⋅ 1 2αt ⋅ 1 + 2u + + 2(t −1)u ) =+ =+ ( q q q
…………………10 分
n + 2 ∑ aj n = j +1 2
2
2
n 2 n n n 2 2 ≤ 2 ∑ ai + 2 n − ∑ a j （柯西不等式） …………30 分 2 i =1 2 = n j +1 2 n n 2 2 n + 1 n n n + 1 2 a j （利用 n − = = 2 ∑ ai + 2 ） ∑ 2 2 2 i =1 2 = n j +1 2 n n 2 2 2 ≤ n ∑ ai + (n + 1) ∑ a j （利用 [ x ] ≤ x ） n = i =1 j +1 2

2015年全国高中数学联赛江苏赛区复赛参考答案与评分标准(加试)(定稿)

2015 年全国高中数学联赛江苏赛区复赛参考答案与评分标准加试一、（本题满分 40 分）如图，E 、F 分别是△ABC ，△ACD 的内心，AC 平分∠BAD ，AC 2＝AB ·AD ，延长 EC 交 △CDF 的外接圆于点 K ，延长 FC 交△BCE 的外接圆于点 R ．若 RK ∥EF ，求证：点 A 是△BCD 的外心．RK 证明：如图，连接 ER ，FK ．因为∠BAC ＝∠CAD ，AC 2＝AB ·AD ，所以△ABC ∽△ADC ，∠ABC ＝∠ACD ．又∠EBC ＝1∠ABC ，∠ACF 1ACD ，2 所以∠EBC ＝∠ACF .＝2∠ 由∠EBC ＝∠ERC 得，∠ERC ＝∠ACF ，所以 ER ∥AC ． K同理 FK ∥AC ，于是 ER ∥FK ． ………………………… 20 又因为 RK ∥EF ，所以四边形 EFKR 为平行四边形，从而 ER ＝FK ．因为 ER ∥AC ，所以∠REC ＝∠ECA ＝∠ECB ．又因为∠EBC ＝∠ERC ，EC ＝EC ，所以△BEC ≌△ECR ，从而 BC ＝ER ．同理，CD ＝FK ，所以 BC ＝CD ．AC AD CD由AB ＝AC ＝BC ＝1，得△ABC ≌△ADC ，于是 AB ＝AC ＝AD ，即 A 为△BCD 外接圆的外心． ..................................... 40 分≤ n ＋23( 3 )33求所有的正整数 n ，使得对于任意正实数 a 、b 、c 满足 a ＋b ＋c ＝1，有 abc (a n ＋b n ＋c n ) 1． 3解：（1）当 n ≥3 时，取 a 2 b ＝c 1＝3，＝6，则 abc (a n ＋b n ＋c n ) 1 (2n －1 11 1 ＞．所以 n ≥3 不满足题意． 3n ＋3 ＋2n ＋2n3n ＋2………………………… 10 分（2）当 n ＝1 时，abc (a ＋b ＋c )＝abc ≤ a ＋b ＋c 3≤ 1，所以n ＝1 时，满足题意．………………………… 20 分（3）当 n ＝2 时，原不等式也成立．令 x ＝ab ＋bc ＋ca ，则 a 2＋b 2＋c 2＝1－2x ，由(ab ＋bc ＋ca )2≥3abc (a ＋b ＋c )，得3abc ≤x 2．于是，abc (a 2＋b 2＋c 2)≤1x 2(1－2x )．因此 0＜x 1 1 2 －2x ) 1x ＋x ＋1－2x 3 1＜2，从而3x (1 ≤3×( 3) ＝34．即 abc (a 2＋b 2＋c 2) 1 2 －2x ) 1 ………………………… 40 分 ≤3x (1 ≤34．＝ )设n 为正整数，求满足以下条件的三元正整数组〈a，b，c〉的个数：（1）ab＝n；（2）1≤c≤b；（3）a、b、c 的最大公约数为1．解：用(a，b，c)表示a、b、c 的最大公约数．令S n＝{〈a，b，c〉| a、b、c 为正整数，ab＝n，1≤c≤b，(a，b，c)＝1}，记S n中元素的个数为f(n) (n∈N*)．显然f(1)＝1．①如果n＝pα，其中p 为素数，α≥1．设〈a，b，c〉∈S n，若b＝1，则a＝pα，c＝1；若b＝p t，1≤t≤α－1，则a＝pα－t，(c，p)＝1，1≤c≤b；若b＝pα，则a＝1，1≤c≤b．因此，f(pα)＝1 α－1t＋pα＝pα－1＋pα．(这里φ(x)为Euler 函数)．＋∑φ(p )t=1……………………………… 20 分②下证：如果m，n 为互素的正整数，那么f(mn)＝f(m)·f(n)．首先，对每个〈a，b，c〉∈S mn．由于ab＝mn．令b1＝(b，n)，b2＝(b，m)，那么(b1，b2)＝1，再令a1＝(a，n)，a2＝(a，m)，那么(a1，a2)＝1，而且a1b1＝n，a2b2＝m．因为1＝(a，b，c)＝(a1a2，b1b2，c)＝((a1a2，b1b2)，c)＝((a1，a2)·(b1，b2)，c)．那么(a1，b1，c)＝1，(a2，b2，c)＝1，令c i≡c(mod b i)，1≤c i≤b i，i＝1，2．那么(a1，b1，c1)＝1，(a2，b2，c2)＝1，因此，〈a1，b1，c1〉∈S n，〈a2，b2，c2〉∈S m．……………………………… 30 分其次，若〈a1，b1，c1〉∈S n，〈a2，b2，c2〉∈S m．令a＝a1a2，b＝b1b2．由于(m，n)＝1，从而(b1，b2)＝1．⎧c≡c1 (mod b1)由中国剩余定理，存在唯一的整数c，1≤c≤b，满足⎨．⎩c≡c2 (mod b2)……………………………… 40 分显然(a1，b1，c)＝(a1，b1，c1)＝1，(a2，b2，c)＝(a2，b2，c2)＝1，从而(a，b，c)＝((a，b)，c)＝((a1，b1)(a2，b2)，c)＝(a1，b1，c) (a2，b2，c)＝1．因此，〈a，b，c〉∈S mn．所以，f(mn)＝f(m)·f(n)．利用①②可知，f(n)＝nΠ(1＋1 )． .................................. 50 分p|np设 a 、b 、c 、d 、e 为正实数，且 a 2＋b 2＋c 2＋d 2＋e 2＝2．若 5 个正三角形的面积分别为 a 2， b 2，c 2，d 2，e 2．求证：这五个三角形中存在四个能覆盖面积为 1 的正三角形 ABC ．证明：不妨设 a ≥b ≥c ≥d ≥e ＞0．若 a ≥1，则面积为 a 2 的三角形可覆盖△ABC ． ..................... 10 分若 a ＜1，则必有 b ＋c ＞1，这是因为当 c 1 b ≥c ，则 b ＋c ＞1；当 c 1＞2时，由于又 a ＜1，则 b 2＝2－a 2－c 2－d 2－e 2＞1－3c 2≥(1－c )2，≤2时，所以 b ＋c ＞1，从而 a ＋c ＞1，a ＋b ＞1． .......................... 20 分用面积为 a 2，b 2，c 2 的三个三角形覆盖的△ABC ，使得每个三角形都分别有一个顶点与△ABC 的一个顶点重合，且有两条边在△ABC 的两条边上．于是，这三个三角形两两相交．若这三个三角形能覆盖△ABC ，则结论成立．否则有(a ＋b －1)＋(b ＋c －1)＋(c ＋a －1)＜1，得 2－a －b －c ＞0．……………………………… 30 分令中间不能被 a 2，b 2，c 2 的三个三角形所覆盖的正三角形面积为 f 2，则 f 2＝1－(a 2＋b 2＋c 2)＋(a ＋b －1)2＋(b ＋c －1)2＋(c ＋a －1)2＝(2－a －b －c )2，得 f ＝2－a －b －c ． .............................................. 40 分下证：d ≥f ．若 d 1 1 1＞2，由 a ≥b ≥c ≥d ≥2，则 f ＝2－a －b －c ＜2，从而 d ＞f ．若 d 1 2 2 2 2 2 2≤2，由 a 、b 、c ＜1，有 d ≥2d ≥d ＋e ＝2－a －b －c ＞2－a －b －c ＝f ．所以，面积为 d 2 的正三角形可以覆盖△ABC 不能被面积 a 2，b 2，c 2 覆盖的部分．……………………………… 50 分。

2015年全国高中数学联合竞赛试题及解答.(A卷)

2k 2 1 m2 ．②
由直线
AF1, l, BF1
的斜率
y1 , k, y2 x1 1 x2 1
依次成等差数列知，
y1 x1 1
y2 2k x2 1
，又
y1 kx1 m, y2 kx2 m ，所以 (kx1 m)(x2 1) (kx2 m)(x1 1) 2k(x1 1)(x2 1) ，化简并
棱两两异面的取法数为 4×2=8，故所求概率为 8 2 ． 220 55
2015A6、在平面直角坐标系 xOy 中，点集 K (x, y) | ( x 3 y 6)( 3x y 6) 0 所对应的平
面区域（如图所示）的面积为
◆答案： 24 ★解析：设 K1 {(x, y) || x | | 3y | 6 0} ．先考虑 K1 在第一象限中的部分，此时有 x 3y 6 ,故这些点
对应于图中的△OCD 及其内部．由对称性知， K1 对应的区
域是图中以原点 O 为中心的菱形 ABCD 及其内部．
同理，设 K2 {(x, y) || 3x | | y | 6 0} ，则 K2 对应
的区域是图中以 O 为中心的菱形 EFGH 及其内部．
由点集 K 的定义知，K 所对应的平面区域是被 K1 、K2
1 sin
cos4

cos 2 sin 2 sin
sin 2

(1 sin )(1 cos2 )

2 sin
cos2

2．
2015A 3、已知复数数列 zn 满足 z1 1，zn1 zn 1 ni (n 1,2,) ，其中 i 为虚数单位，zn 表

2015年全国高中数学联合竞赛一试试题(a卷)解答集锦

2015年全国高中数学联合竞赛一试试题(a卷)解答集锦全国高中数学联合竞赛一试试题（A卷）高中数学联赛篇一：2015年全国高中数学联赛试题一、填空题：本大题共8小题，每小题8分，满分64分1.设a,b为不相等的实数，若二次函数f(x) x2 ax b满足f(a) f(b)，则f(2)的值为2.若实数满足cos tan ，则1 cos4 的值为sin3.已知复数数列{zn}满足z1 1,zn 1 zn 1 ni(n 1,2,3, )，其中i为虚数单位，zn 表示zn的共轭复数，则z2015的值为4.在矩形ABCD中，AB 2,AD 1,边DC（包含点D,C）上的动点P与CB延长线上（包含点B）的动点Q满足DP BQ,则向量PA与向量PQ的数量积PA PQ的最小值为5.在正方体中随机取3条棱，它们两两异面的概率为6.在平面直角坐标系xOy中，点集K (x,y)(x 3y 6)(3x y 6) 0所对应的平面区域的面积为7.设为正实数，若存在a,b( a b 2 )，使得sin a sin b 2，则的取值范围是8.对四位数abcd(1 a 9,0 b,c,d 9)，若a b,b c,c d，则称abcd为P类数，若a b,b c,c d，则称abcd为Q类数，用N(P),N(Q)分别表示P类数与Q类数的个数，则N(P) N(Q)的值为二、解答题：本大题共3小题，满分56分，解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤9.（本题满分16分）若实数a,b,c满足2a 4b 2c,4a 2b 4c，求c的最小值.10.（本题满分20分）设a1,a2,a3,a4是4个有理数，使得31 aa1 i j 4 24, 2, , ,1,3 ，求a1 a2 a3 a4的值. ij 28x211.（本题满分20分）在平面直角坐标系xOy中，F1,F2分别是椭圆y2 1的左、右焦点，2设不经过焦点F1的直线l与椭圆交于两个不同的点A,B，焦点F2到直线l的距离为d，如果直线AF1,l,BF1的斜率依次成等差数列，求d的取值范围.2015年全国高中数学联合竞赛加试试题（A卷）一、（本题满分40分）设a1,a2, ,an(n 2)是实数，证明：可以选取1, 2, , n 1, 1 ，使n2 得ai iai (n 1) ai . i 1 i 1 i 1二、（本题满分40分）设S A1,A2, ,An ，其中A1,A2, ,An是n个互不相同的有限集合（n 2），满足对任意的Ai,Aj S，均有Ai Aj S，若k minAi 2.证明：存在x Ai，1 i ni 1nn2n2使得x属于A1,A2, ,An中的至少n个集合（这里X表示有限集合X 的元素个数）.k 上一点，点K在线段AP上，使得三、（本题满分50分）如图，ABC内接于圆O，P为BCBK平分ABC，过K,P,C三点的圆与边AC交于D，连接BD交圆于点E，连接PE并延长与边AB交于点F.证明：ABC 2 FCB.（解题时请将图画在答卷纸上）四、（本题满分50分）求具有下述性质的所有正整数k：(kn)!对任意正整数n，2(k 1)n 1不整除.n!高中数学联赛篇二：高中数学联赛基本知识集锦高中数学联赛基本知识集锦一、三角函数常用公式由于是讲竞赛，这里就不再重复过于基础的东西，例如六种三角函数之间的转换，两角和与差的三角函数，二倍角公式等等。

2015年全国高中数学联赛(四川)答案

2
2
又因为
g (0)
=
a
+1，
g(π
)
=
a
−
−π
e2
，
g ( 3π
)
=
a
+
− 3π
e2
，
g (2π
)
=
a
+
e−2π
．
2
2
一方面，显然 g(0) > g(3π ) > g(2π ) > g(π ) ．
2
2
………10 分
① 若 g(π ) ≥ 0 ，则 f '(x) > 0 ，故 f (x) 在 (0, 2π ) 内单调递增，从而 f (x) 在 (0, 2π ) 内 2
所以，数列{an} 的通项公式为 an = 3n−1 − 2n ．
………20 分
参考答案及评分标准（第 1 页共 4 页）
Hale Waihona Puke 14、已知函数 f (x) = sin4 x ，
（1）记 g(x) = f (x) + f (π − x) ，求 g(x) 在[π , 3π ] 上的最大值与最小值；
2
68
=
1
．………10
分
68
84
42
（2）注意到 f ( π ) + f ( 2π ) + f ( 3π ) +" + f (88π ) + f (89π )
180 180 180
180 180
= g( π ) + g( 2π ) +" + g( 44π ) + sin4 ( 45π )

2015年全国高中数学联赛安徽省初赛含答案

2015全国高中数学联赛安徽省初赛试卷（考试时间：2015年7月4日上午9:00—11:30）注意： 1．本试卷共12小题，满分150分； 2．请用钢笔、签字笔或圆珠笔作答；3．书写不要超过装订线； 4．不得使用计算器．一、填空题（每题8分，共64分）1. 函数R ∈++++=-x x x x f x ，e 31)(的最小值是．2. 设24211111≥+-==--n x x x x n n n ，．数列}{n x 的通项公式是=n x ．3. 设平面向量βα,满足3|||,||,|1≤+≤βαβα，则βα∙的取值范围是．4. 设)(x f 是定义域为R 的具有周期π2的奇函数，并且0)4()3(==f f ，则)(x f 在]10,0[中至少有个零点．5. 设a 为实数，且关于x 的方程1)sin )(cos (=-+x a x a 有实根，则a 的取值范围是.6. 给定定点)1,0(P ，动点Q 满足线段PQ 的垂直平分线与抛物线2x y =相切，则Q 的轨迹方程是． 7. 设z x yi =+为复数，其中,x y 是实数，i 是虚数单位，其满足z 的虚部和1z iz--的实部均非负，则满足条件的复平面上的点集(,)x y 所构成区域的面积是．8. 设n 是正整数．把男女乒乓球选手各n 3人配成男双、女双、混双各n 对，每位选手均不兼项，则配对方式总数是．二、解答题（第9题20分，第10━12题22分，共86分）9. 设正实数b a ,满足1=+b a ．求证：31122≥+++bb a a ．10. 在如图所示的多面体ABCDEF 中，已知CFBE AD ,,都与平面ABC 垂直．设c CF b BE a AD ===，，，1===BC AC AB ．求四面体ABCE 与BDEF 公共部分的体积（用c b a ,,表示）．11.设平面四边形ABCD的四边长分别为4个连续的正整数。

证明：四边形ABCD的面积的最大值不是整数。

2015年全国高中数学联赛试题及答案详解(A卷)

．
答案： 2015 1007i ．
解：由已知得，对一切正整数 n ，有
zn2 zn1 1n 1i zn 1 ni 1n 1i zn 2 i ，于是 z2015 z1 10072 i 2015 1007i ．
4. 在矩形 ABCD 中， AB 2, AD 1 ，边 DC 上（包含点 D 、 C ）的动点 P 与 CB 延长线上（包含点 B ）的动点 Q 满足 DP BQ ，则向量 PA 与向量 PQ 的数量积 PA PQ 的
K1 、 K2 中恰好一个所覆盖的部分，因此本题所要求的即为图中阴影区域的面积 S ．
由于直线 CD 的方程为 x 3y 6 ，直线 GH 的方程为 3x y 6 ，故它们的交点 P 的
坐标为

3 2
,
3 2

．由对称性知，
S

8SCPG

8
1 4 2
3 2

解：由条件知，点 F1 、 F2 的坐标分别为 (1, 0) 和 (1, 0) ．
设直线 l 的方程为 y kx m ，点 A 、 B 的坐标分别为 (x1, y1) 和 (x2, y2 ) ，则 x1, x2 满足方程 x2 (kx m)2 1，即
2
(2k 2 1)x2 4kmx (2m2 2) 0 ．
应于图中的 OCD 及其内部．由对称性知， K1 对应的区域是图中以原点 O 为中心的菱形 ABCD 及其内部．
同理，设 K2 (x, y) 3x y 6 0 ，则 K2 对
应的区域是图中以 O 为中心的菱形 EFGH 及其内部．
由点集 K 的定义知， K 所对应的平面区域是被

2015年全国高中数学联赛试卷解析汇报

2015 年全国高中数学联合竞赛（A 卷）参考答案及评分标准一试说明：1.评阅试卷时，请依据本评分标冶填空题只设。

分和香分两档；其他各题的评阅，请严格按照本评分标准的评分档次给分，不要增加其他中间档次.2.如果考生的解答方法和本解答不同，只要思路合理、步骤正确，在评卷时可参考本评分标准适当划分档次评分，解答题中第9小题4分为一个档次，第10、11小题该分为一个档次，不要增加其他中间档次．一、填空题：本大题共8小题，每小题8分，满分64分．1．设b a ,为不相等的实数，若二次函数b ax x x f ++=2)(满足)()(b f a f =，则=)2(f 答案：4.解：由己知条件及二次函数图像的轴对称性，可得22a b a+=-，即20a b +=，所以(2)424f a b =++=．2．若实数α满足ααtan cos =，则αα4cos sin 1+的值为．答案：2. 解：由条件知，ααsin cos 2=，反复利用此结论，并注意到1sin cos 22=+αα，得)cos 1)(sin 1(sin sin sin cos cos sin 122224αααααααα-+=++=+ 2cos sin 22=-+=αα．3．已知复数数列{}n z 满足),2,1(1,111⋅⋅⋅=++==+n ni z z z n n ，其中i 为虚数单位，n z 表示n z 的共轭复数，则=2015z ．答案：2015 + 1007i ．解：由己知得，对一切正整数n ，有211(1)11(1)2n n n n z z n i z ni n i z i ++=+++=+++++=++, 于是201511007(2)20151007z z i i =+⨯+=+．4．在矩形ABCD 中，1,2==AD AB ，边DC 上（包含点D 、C ）的动点P 与CB 延长线上（包含点B ）的动点Q =PQ PA ⋅的最小值为．答案34．解：不妨设 A ( 0 , 0 ) , B ( 2 , 0 ) , D ( 0 , l ) ．设 P 的坐标为（t , l) （其中02t ≤≤），则由||||DP BQ =得Q 的坐标为（2，-t )，故(,1),(2,1)PA t PQ t t =--=---,因此，22133()(2)(1)(1)1()244PA PQ t t t t t t ⋅=-⋅-+-⋅--=-+=-+≥．当12t =时，min 3()4PA PQ ⋅=．5．在正方体中随机取三条棱，它们两两异面的概率为．答案：255．解：设正方体为ABCD-EFGH ，它共有12条棱，从中任意取出3条棱的方法共有312C =220种．下面考虑使3条棱两两异面的取法数．由于正方体的棱共确定3个互不平行的方向（即 AB 、AD 、AE 的方向），具有相同方向的4条棱两两共面，因此取出的3条棱必属于3个不同的方向．可先取定AB 方向的棱，这有4种取法．不妨设取的棱就是AB ，则AD 方向只能取棱EH 或棱FG ，共2种可能．当AD 方向取棱是EH 或FG 时，AE 方向取棱分别只能是CG 或DH ．由上可知，3条棱两两异面的取法数为4×2=8，故所求概率为8222055=．6．在平面直角坐标系xOy 中，点集{}0)63)(63(),(≤-+-+y x y x y x 所对应的平面区域的面积为．答案：24．解：设1{(,)||||3|60}K x y x y =+-≤．先考虑1K 在第一象限中的部分，此时有36x y +≤,故这些点对应于图中的△OCD 及其内部．由对称性知，1K 对应的区域是图中以原点O为中心的菱形ABCD 及其内部．同理，设2{(,)||3|||60}K x y x y =+-≤，则2K 对应的区域是图中以O 为中心的菱形EFGH 及其内部．由点集K 的定义知，K 所对应的平面区域是被1K 、2K 中恰好一个所覆盖的部分，因此本题所要求的即为图中阴影区域的面积S ．由于直线CD 的方程为36x y +=，直线GH 的方程为36x y +=，故它们的交点P 的坐标为33(,)22．由对称性知，138842422CPG S S ∆==⨯⨯⨯=．7．设ω为正实数，若存在实数)2(,ππ≤<≤b a b a ，使得2sin sin =+b a ωω，则ω的取值范围为．答案：9513[,)[,)424w ∈+∞．解：2sin sin =+b a ωω知，1sin sin ==b a ωω，而]2,[,ππωωw w b a si ∈，故题目条件等价于：存在整数,()k l k l <，使得ππππππw l k w 22222≤+≤+≤． ①当4w ≥时，区间]2,[ππw w 的长度不小于π4，故必存在,k l 满足①式．当04w <<时，注意到)8,0(]2,[πππ⊆w w ，故仅需考虑如下几种情况：(i) ππππw w 2252≤<≤，此时21≤w 且45>w 无解； (ii) ππππw w 22925≤<≤，此时2549≤≤w ; (iii) ππππw w 221329≤<≤，此时29413≤≤w ,得4413<≤w ．综合(i)、(ii)、(iii)，并注意到4≥w 亦满足条件，可知9513[,)[,)424w ∈+∞．8．对四位数abcd (9d ,0,91≤≤≤≤c b a ，)，若,,,d c c b b a ><>则称abcd 为P 类数；若d c c b b a <><,,，则称abcd 为Q 类数，用N(P)和N(Q)分别表示P 类数与Q 类数的个数，则N(P)-N(Q)的值为．答案：285．解：分别记P 类数、Q 类数的全体为A 、B ，再将个位数为零的P 类数全体记为0A ，个位数不等于零的尸类数全体记为1A ．对任一四位数1A abcd ∈，将其对应到四位数dcba ，注意到1,,≥><>d c c b b a ，故B dcba ∈．反之，每个B dcba ∈唯一对应于从中的元素abcd ．这建立了1A 与B 之间的一一对应，因此有011()()||||||||||||N P N Q A B A A B A -=-=+-=．下面计算0||A 对任一四位数00A abc ∈, b 可取0, 1，…，9，对其中每个b ，由9≤<a b 及9≤<c b 知，a 和c 分别有b -9种取法，从而992200191019||(9)2856b k A b k ==⨯⨯=-===∑∑．因此，()()285N P N Q -=．二、解答题：本大题共3小题，满分56分，解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。

2015年全国高中数学联合竞赛试题(A卷)与答案

而
bn+1
−
1 (n
2
+
1)
+
1 4
=
−bn
+
n
−
1 (n
2
+
1)
+
1 4
=
−bn
+
1 n
2
−
1 4
=−
11
bn
−
n 2
+
4
⇒
bn
−
1 n
2
+
1 4
=
− 1 (−1)n−1 4
=
1 (−1)n 4
⇒
bn
=
1 n
2
+
1 [(−1)n 4
−
1](n
∈
N∗).
所以
a2015
=
2015, b2015
=
2015 2
= 4t2 − 2t + 1 = 4
1 t−
2
+
3
⩾
3 ，等号成立时
#» DP
=
1D# C».
4 44
4
所以向量 P# A» 与向量 P# Q» 的数量积 P# A» · P# Q» 的最小值为 3.
4
5. 在正方体中随机取 3 条棱，它们两两异面的概率为
.
解答
正方体 12 条棱共有 3 种方向 (左右，上下，前后)，每种方向对应 4 条棱.
=
a
+
b
⇒
b
=
−2a，
22
于是 f (x) = x2 + ax − 2a ⇒ f (2) = 4 + 2a − 2a = 4.

2015全国高中数学联赛一试（A卷）试题及其解答

2015全国高中数学联赛一试（A卷）试题及其解答2015年全国高中数学联合竞赛一试解答(A卷)2014全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答2014全国高中数学联赛加试(A卷)试题及其解答2014全国高中数学联赛一试、加试(B卷)试题及其解答熊昌进 2015全国高中数学联赛（A）不等式题的解参考文献:宋庆 2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答 Sqing张云华：2015全国高中数学联赛一试(A卷) 第9题解2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答熊昌进 2015全国高中数学联赛（A）第1,2题的详解参考文献:宋庆2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答 Sqing熊昌进 2015全国高中数学联赛（A）第3题的参考文献:宋庆2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答 Sqing熊昌进 2015全国高中数学联赛（A）第4题的解参考文献:宋庆2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答 Sqing熊昌进 2015全国高中数学联赛（A）8题的详解参考文献:宋庆2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答熊昌进 2015全国高中数学联赛（A）解析几题的解原解有误,现修正.参考文献:宋庆2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答 Sqing张云华：2015全国高中数学联赛一试(A卷)第10题解2015全国高中数学联赛一试(A 卷)试题及其解答熊昌进 2015全国高中数学联赛（A ）8题的详解参考文献:宋庆2015全国高中数学联赛一试(A卷)试题及其解答 S qing张云华:求最小值2015年全国高中数学联合竞赛一试解答(A卷)张云华 :2015全国高中数学联赛一试(A卷) 第10题一变式2015年全国高中数学联合竞赛一试解答(A卷)anzhenping 问题2494 2015年全国高中数学竞赛第一试第9题背景杏坛孔门 2015年全国高中数学联赛A卷试题及其解答yellow19811024 2015年全国高中数学联赛A卷第7题解答。

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(i ) 5 2 ，此时 1 且 5 ，无解；
22
2
4
(ii) 5 9 2 ，此时有 9 5 ；
件等价于：存在整数 k, l (k l) ，使得
2k 2l 2 ．
①
2
2
当 4 时，区间[, 2]的长度不小于 4 ，故必存在 k, l 满足①式．
当 0 4 时，注意到[, 2] (0, 8) ，故仅需考虑如下几种情况：
．

答案： 2015 1007i ．
解：由已知得，对一切正整数 n ，有
zn2 zn1 1n 1i zn 1 ni 1n 1i zn 2 i ，于是 z2015 z1 10072 i 2015 1007i ．
4. 在矩形 ABCD 中， AB 2, AD 1 ，边 DC 上（包含点 D 、 C ）的动点 P 与 CB 延长线上（包含点 B ）的动点 Q 满足 DP BQ ，则向量 PA 与向量 PQ 的数量积 PA PQ 的
6. 在平面直角坐标系 xOy 中，点集 K (x, y) x 3y 6 3x y 6 0所对
应的平面区域的面积为
．
答案：24．
解：设 K1 (x, y) x 3y 6 0 ．先考虑 K1
在第一象限中的部分，此时有 x 3y 6 ，故这些点对
应于图中的 OCD 及其内部．由对称性知， K1 对应的区域是图中以原点 O 为中心的菱形 ABCD 及其内部．
同理，设 K2 (x, y) 3x y 6 0 ，则 K2 对
应的区域是图中以 O 为中心的菱形 EFGH 及其内部．
由点集 K 的定义知， K 所对应的平面区域是被
2
2
f (2) 4 2a b 4 ．
2. 若实数满足 cos tan ，则 1 cos4 的值为
．
sin
答案：2．
解：由条件知， cos2 sin ，反复利用此结论，并注意到 cos2 sin2 1 ，得
1 cos4 cos2 sin2 sin2
2015 年全国高中数学联合竞赛一试（A 卷）参考答案及评分标准
说明：
1. 评阅试卷时，请依据本评分标准. 填空题只设 8 分和 0 分两档；其他各题的评阅，请严格按照本评分标准的评分档次给分，不要增加其他中间档次. 2. 如果考生的解答方法和本解答不同，只要思路合理、步骤正确，在评卷时可参考本评分标准适当划分档次评分，解答题中第 9 小题 4 分为一个档次，第 10、 11 小题 5 分为一个档次，不要增加其他中间档次．
24
．
7. 设为正实数，若存在 a, b ( a b 2) ，使得 sin a sin b 2 ，则的取值
范围是
．
答案：

9 4
,
5 2

13 4
,
．
解：由 sin a sin b 2 知，sin a sin b 1 ，而[a, b] [, 2] ，故题目条
K1 、 K2 中恰好一个所覆盖的部分，因此本题所要求的即为图中阴影区域的面积 S ．
由于直线 CD 的方程为 x 3y 6 ，直线 GH 的方程为 3x y 6 ，故它们的交点 P 的
坐标为

3 2
,
3 2

．由对称性知，
S

8SCPG

8
1 4 2
3 2

sin
sin
(1 sin ) (1 cos2 ) 2 sin cos2 2 ．
3. 已知复数数列{zn} 满足 z1 1, zn1 zn 1 ni (n 1, 2, ) ，其中 i 为虚数单位， zn
表示 zn 的共轭复数，则 z2015 的值为
最小值为
．
答案： 3 ． 4
解：不妨设 A(0, 0), B (2, 0), D (0, 1) ．设 P 的坐标为 (t, 1) （其中 0 ≤ t ≤ 2 ），则由
DP BQ 得 Q 的坐标为 (2, t) ，故 PA (t, 1), PQ (2t, t 1) ，因此
PA

PQ

(t
)

(2

t)

(1)

(t
1)

t
2

t
1

t

1 2
2

3 4

3 4
．
当 t 1 时， PA PQ 3 ．
2
min 4
5. 在正方体中随机取 3 条棱，它们两两异面的概率为
．
答案： 2 ． 55
解：设正方体为 ABCD EFGH ，它共有 12 条棱，从中任意取出 3 条棱的方法共有
C132 220 种．
下面考虑使 3 条棱两两异面的取法数．由于正方体的棱共确定 3 个互不平行的方向（即
AB 、 AD 、 AE 的方向），具有相同方向的 4 条棱两两共面，因此取出的 3 条棱必属于 3 个
不同的方向．可先取定 AB 方向的棱，这有 4 种取法．不妨设取的棱就是 AB ，则 AD 方向
只能取棱 EH 或棱 FG ，共 2 种可能．当 AD 方向取棱是 EH 或 FG 时， AE 方向取棱分别
只能是 CG 或 DH ．由上可知，3 条棱两两异面的取法数为 42 8 ，故所求概率为 8 2 ． 220 55
一、填空题：本大题共 8 小题，每小题 8 分，满分 64 分． 1. 设 a, b 为不相等的实数，若二次函数 f (x) x2 ax b 满足 f (a) f (b) ，则 f (2)
的值为
．
答案：4．
解：由已知条件及二次函数图像的轴对称性，可得 a b a ，即 2a b 0 ，所以