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2013年新知杯上海市高中数学竞赛试卷及解析

来源:意榕旅游网
2013年新知杯上海市高中数学竞赛试卷

注意事项:

1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上

第I卷(选择题)

请点击修改第I卷的文字说明

第II卷(非选择题)

请点击修改第II卷的文字说明

评卷人 得分 一、填空题

1.若在区间[2,3]上,函数𝑓(𝑥)

=𝑥2+𝑏𝑥+𝑐与𝑔(𝑥)=𝑥+在同一点取相同的最小

𝑥

6

值,则函数𝑓(𝑥)在[2,3]上的最大值为__________. 2.若a、b、c、d为整数,且𝑎lg2+𝑏lg3+𝑐lg5+𝑑lg7b,c,d)= __________. 3.已知函数𝑦

=2013,则有序数组(a,

=√(𝑥2−2)2+(𝑥−5)2+√(𝑥2−3)2+𝑥2.则该函数的最小值为 +𝑦=9(𝑥≥0,𝑦≥0)与y轴、指数函数𝑦=𝑎𝑥的图像、对数函数𝑦=

__________. 4.已知线段𝑥

log𝑎𝑥的图像、x轴分别交于点A、B、C、D,其中𝑎>0,且𝑎≠1,若中间两点恰三等

分线段AD,则a = __________. 5.如图,已知椭圆C:25+𝑦2

𝑥2

=1和⊙O:𝑥2+𝑦2=1,在椭圆C内,且在⊙O外的区

域内(包括边界)所含圆的最大半径为__________.

6.关于m、n的方程

111+−𝑚𝑛𝑚𝑛2=3的整数解(m,n) = __________.

47.袋中有6只红球和8只白球,任意取五只球放入A盒中,其余九只球放入B盒中.则A盒子中白球个数与B盒中红球个数之和不是素数的概率为 __________(用数字作答). 8.若在集合{1!,2!,⋯,100!}中删去一个元素后,余下元素的乘积恰为一个完全平方数.则删去的这个元素为__________. 评卷人 得分 二、解答题

9.正数数列{𝑎𝑛}的前n项为𝑏𝑛,数列{𝑏𝑛}的前n项和为𝑐𝑛,且𝑏𝑛+2𝑐𝑛=1(𝑛∈𝑍+).

求数列{}中最接近2013的数. 10.已知正数p及抛物线C:𝑦2

1𝑎𝑛

=2𝑝𝑥(𝑝>0),𝐴(,0)为抛物线C对称轴上一点,O

6

|𝑂𝑀|

𝑝

为抛物线C的顶点,M为抛物线C上任意一点.求|11.已知𝑘(𝑎𝑏

𝐴𝑀|

的最大值.

+𝑏𝑐+𝑐𝑎)>5(𝑎2+𝑏2+𝑐2). ①

>5;

(1)若存在正数a、b、c使不等式①成立,证明:𝑘

(2)存在正数a、b、c使不等式①成立,且凡使不等式①成立的任意一组正数a、b、c均为某三角形的三边长,求满足条件的整数k.

参考答案

1.15−4√6

【解析】1. 注意到,𝑔(𝑥)即𝑔(𝑥)在𝑥

6

=𝑥+≥2√6,当𝑥=√6∈[2,3]时,上式等号成立,

𝑥

2

=√6时取到最小值2√6.

=(𝑥−√6)+2√6.

于是,由题意得𝑓(𝑥)又3−√6>√6−2,则𝑓(𝑥)在上[2,3]的最大值为𝑓(3)=15−4√6.

故答案为:15−4√6 2.(2013,0,2013,0)

【解析】2. 由题意得2

𝑎

×3𝑏×5×7𝑑=102013=22013×5

𝑐2013

.

由算术基本定理知(𝑎,𝑏,𝑐,𝑑)=(2013,0,2013,0). 故答案为:(2013,0,2013,0) 3.√26

【解析】3.

函数y可视为抛物线𝑦

=𝑥2上的点𝑃(𝑥,𝑥2)到点M(5,2)及N(0,3)的距离之和.

=|𝑀𝑁|=√26.

由图像易知,当点为线段MN与抛物线的交点时,y最小,此时𝑦min故答案为:√26 4.√6或√3

【解析】4.

显然,A(0,9),D(9,0). 当𝐴𝐵

3

6

=𝐴𝐷时,点B(3,6).

3

1

于是,6当𝐴𝐵

=𝑎3⇒𝑎=√6.

23

3

=𝐴𝐷时,点B(6,3). =𝑎6⇒𝑎=√3.

3

6

6

于是,3

故答案为:√6或√3

5.

【解析】5.

要命名所含圆的半径r最大,其圆心又在x轴上,且与⊙O外切,与椭圆C在第一象限内仅有一个公共点.

由对称性,设所求圆M的方程为

(𝑥−𝑟−1)2+𝑦2

2325=𝑟2

⇒𝑦2=𝑟2−(𝑥−𝑟−1)2.

代入椭圆方程得

𝑥2

+𝑟225−(𝑥−𝑟−1)2=1

⇒24𝑥2−50(𝑟+1)𝑥+50(𝑟+1)=0.

由𝛥

=2500(𝑟+1)2−4800(𝑟+1)=0

2325

⇒𝑟=

.

23

故答案为:25 6.(3,2)

【解析】6. 显然,𝑚

≠0,𝑛≠0.

将已知方程变形成

𝑚=

4(𝑛+1)(𝑛−1)𝑛(3𝑛−4)

. 由(𝑛,𝑛+1)=1=(𝑛,𝑛−1),知𝑛|4 . 于是,𝑛

=±1,±2,±4.

=2时,m为非零整数3.

经检验,只有当𝑛故答案为:(3,2) 7.1001

【解析】7.

213

设A盒中有白球𝑛(0≤𝑛≤5)个,则A盒子中有红球5 – n 个;B盒中有白球8 – n个,

红球n + 1个.于是,A盒中白球个数与B盒中红球个数之和2n + 1, 注意到,2n + 1为奇数,非素数只有1或9,即n = 0或4. 故所求概率𝑃

=

5+𝐶4𝐶1𝐶686

5𝐶14

=

2131001

. 故答案为:8.50!

【解析】8. 记𝐴

213

1001=1!×2!×⋯×100!.

=(1!)2×2×(3!)2×4×⋯×(99!)2×

因为(2𝑘)!=(2𝑘)⋅(2𝑘−1)!,所以,𝐴

100

=(1!×3!×⋯×99!)2(2×4×6×⋯×100) =(1!×3!×⋯×99!)2(225)2×50!.

于是,删去50!后余下的元素之积50!恰为完全平方数. 接下来证明:删去50!是唯一的.

若还能删去k!,使得𝑘!也为完全平方,则 当50当1

𝐴

𝐴

<𝑘≤100

𝐴

时,50!𝐴𝑘!=51×52×⋯×𝑘;

≤𝑘<50

𝐴𝑘!时,𝐴50!=(𝑘+1)(𝑘+2)×⋯×50也为完全平方数.

>100,所以,当53≤𝑘≤100时,51×52×⋯×𝑘

因为53为素数,且53×2

不可能完全平方数(所含53的指数为1),且51、51×52均不为完全平方数. 因为47是素数,所以,当1

≤𝑘≤46时,(𝑘+1)×⋯×49×50不可能为完全平方

数,且48×49×50、49×50、50均不为完全平方数. 综上,删去的元素50!是唯一的. 故答案为:50! 9.见解析

【解析】9. 因为𝑎1

=𝑏1=𝑐1,所以,在𝑏𝑛+2𝑐𝑛=1(𝑛∈𝑍+)中令𝑛=1,得

13

3𝑎1=1⇒𝑎1=.

当𝑛

𝑐𝑛−1𝑐𝑛

≥2时,由𝑏𝑛=𝑐𝑐𝑛及𝑏𝑛+2𝑐𝑛=1,得

𝑛−1

+2𝑐𝑛=1⇒𝑐1=𝑐1+2.

𝑛

𝑛−1

又𝑐1

1

1=𝑎=3,于是,

1

1𝑐𝑛

=3+2(𝑛−1)=2𝑛+1(𝑛∈𝑍+). =𝑐𝑐𝑛

𝑛−1

故𝑏𝑛

=

1𝑐𝑛−11𝑐𝑛

(𝑛≥2). =2𝑛−12𝑛+1该结果对n = 1也成立(因为𝑏1则𝑎𝑛

=𝑎1=1).

32𝑛−3

=𝑏𝑛−𝑏𝑛−1=2𝑛−1− 2𝑛+12𝑛−14

=

4𝑛2−1

1

𝑛

(𝑛≥2).

(𝑛≥2). =𝑛2−1

445

于是,𝑎故

1𝑎44

13

=19353,=2024.

4𝑎41

45

经比较𝑎最接近2013. 10.4

【解析】10. 设点M(x,y).则𝑥故(|𝐴𝑀|)设𝑡当𝑡

|𝑂𝑀|2

3√2≥0,且𝑦2=2𝑝𝑥.

=

𝑝𝑝22𝑥−𝑥++2𝑝𝑥

3365

𝑥2+2𝑝𝑥

=

𝑥2+𝑦2

𝑝2(𝑥−)+𝑦2

6=

. 5𝑝𝑝22𝑥+𝑥+336𝑝2

𝑥2+2𝑝𝑥

=

𝑥2+2𝑝𝑥𝑥2+

5𝑝

𝑥+336.则(𝑡−1)𝑥2+𝑝(3𝑡−2)𝑥+36𝑡=0. 𝑝2≠1时,由𝑥∈𝑅,知

2

53

2

19

249

599

𝛥=𝑝[(𝑡−2)−𝑡(𝑡−1)] =𝑝2(𝑡2−

当𝑡

𝑡+4)≥0 ⇔𝑡≥或𝑡≤.

3

8

49

=时,有𝑥=;且当𝑥≥0时,

8

2

5𝑝

9𝑝

𝑥2+2𝑝𝑥

𝑥2+3𝑥+36≤⇔𝑝298𝑝2(𝑥−2)98≥0,即对一切𝑥≥0,有𝑡≤(从而,𝑡≥不可能).

8

3

|𝑂𝑀|

94

于是,t的最大值为.因此,(|11.(1)见解析;(2)6

【解析】11. (1)因为𝑎2+𝑏

2

)𝐴𝑀|

max

√2=34.

+𝑐2≥𝑎𝑏+𝑏𝑐+𝑐𝑎,所以,由不等式①知

𝑘(𝑎𝑏+𝑏𝑐+𝑐𝑎)>5(𝑎𝑏+𝑏𝑐+𝑐𝑎).

注意到,a、b、c为正数.

于是,𝑎𝑏故𝑘

+𝑏𝑐+𝑐𝑎>0.

>5.

>5. ≥6.

(2)由(1)知𝑘又k为整数,则𝑘取𝑎

=1,𝑏=1,𝑐=2.易知,a、b、c不是某三角形三边长.

由题意,知其不能使不等式①成立,即

𝑘(1+2+2)≤5(1+1+4)⇒𝑘≤6.

从而,𝑘

=6.

=6.

接下来证明:𝑘

此时,不等式①为

6(𝑎𝑏+𝑏𝑐+𝑐𝑎)>5(𝑎2+𝑏2+𝑐2). ②

注意到,𝑎

=1,𝑏=1,𝑐=满足不等式②.

2

3

设a、b、c满足不等式②. 由对称性,不妨设𝑎将不等式②化成

≤𝑏≤𝑐.

5𝑐2−6𝑐(𝑎+𝑏)+5𝑎2+5𝑏2−6𝑎𝑏<0. ③

故𝛥

=[6(𝑎+𝑏)]2−20(5𝑎2+5𝑏2−6𝑎𝑏)

=−64(𝑎−𝑏)2+64𝑎𝑏

≤64𝑎𝑏≤16(𝑎+𝑏)2.

于是,由不等式③得

6(𝑎+𝑏)+√𝛥6(𝑎+𝑏)+4(𝑎+𝑏)𝑐<≤

1010=𝑎+𝑏.

从而,a、b、c是某三角形的三条边长. 综上,所求的整数𝑘

=6.

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