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初等数论在中学数学竞赛中的应用

初等数论在中学数学竞赛中的应用
初等数论在中学数学竞赛中的应用

浅谈整除理论在中学数学竞赛中的应用

福建师范大学数学与计算机科学学院.数学与应用数学.

邱建萍.105012011097

【摘要】

随着数学竞赛的发展,已逐渐形成一门特殊的数学学科-竞赛数学,也可称为奥林匹克数学.将高等数学下放到初等数学中去,用初等数学的语言来表述高等数学的问题,并用初等数学方法来解决这些问题,这就是竞赛数学的任务.初等数论是研究数的规律,特别是整数性质的数学分支.是数论的一个最古老的分支.它以算术方法为主要研究方法,主要内容有整数的整除理论、不定方程、同余式等.本文主要探索整除理论在中学竞赛数学中的应用.

【关键词】

数学竞赛, 整除理论, 应用, 无穷递降法

【正文】

数学竞赛的开展导致了竞赛数学的诞生,竞赛数学的的主要内容也主要是中学教材,乃至小学教材的内容.涵盖了初等代数、初等数论、几何、组合数学等.竞赛往往是针对中学生的数学活动,目的在于培养更多的数学人才,早发现早培养.数学竞赛的主要内容也离不开中学课本,来源于课本.而这些知识都是学生容易掌握的,不是超出学生学习能力范围的,这样的竞赛是对学生有利.在这些知识中,初等数论是很重要的,因为它不需要太多的数学基础,也不要太多的其它数学分支.由于这种特性,数论常常成为了竞赛数学的重点.初等数论就是研究数的性质,特别是整数的性质.是数论的一个最古老的分支.它以算术方法为主要研究方法,主要内容有整数的整除理论、不定方程、同余式等.随着数学竞赛的发展,已逐渐形成一门特殊的数学学科-竞赛数学,也可称为奥林匹克数学.将高等数学下放到初等数学中去,用初等数学的语言来表述高等数学的问题,并用初等数学方法来解决这些问题,这就是竞赛数学的任务.本文主要探索整除理论在中学数学竞赛中的应用.

1. 中学竞赛数学中的数论问题与初等数论的联系.

竞赛数学的问题甚至解法的背景往往来源于某些高等数学.数学就其方法而言,大体上可以分成分析与代数,即连续数学与离散数学.很多国际数学奥林匹克的试题来自数沦、组合分析、近世代数、组合几何、函数方程等.其中的数论知识部分,就是来源于初等数论的概念与性质.

因此,初等数论与竞赛数学中的数论问题是一般与特殊的关系;是系统与分支的关系;是理论与应用的关系.

因为这些关系,竞赛数学首先要学习初等数论的基本概念和性质.例如整除的概念和性质:在高中数学竞赛中如果不加特殊说明,我们所涉及的数都是整数,所采用的字母也表示整数. 定义1.1

设,a b是给定的数,0

b≠,若存在整数c,使得a bc

=则称b整除a,记作|b a,并称b是a 的一个约数(因子),称a是b的一个倍数,如果不存在上述c,则称b不能整除a记作?

b a.

由整除的定义,容易推出以下性质:

(1)若|b c 且|c a ,则|b a (传递性质);

(2)若|b a 且|b c ,则|()b a c ±即为某一整数倍数的整数之集关于加、减运算封闭.若反复运用这一性质,易知|b a 及|b c ,则对于任意的整数,u v 有|()b au cv ±.更一般,若12,,,n a a a 都是b 的倍数,则12|()n b a a a +++.或者|i a b ,则1|n

i i i a c b =∑其中,1,2,,i c Z i n ∈=;

(3)若|b a ,则或者0a =,或者||||a b ≥,因此若|b a 且|a b ,则a b =±;

(4),a b 互质,若|,|a c b c ,则|ab c ;

(5)p 是质数,若12|n p a a a ,则p 能整除12,,,n a a a 中的某一个;特别地,若p 是质数,

若|n p a ,则|p a ;

(6)(带余除法)设,a b 为整数,0b >,则存在整数q 和r ,使得a bq r =+,其中0r b ≤<,并且q 和r 由上述条件唯一确定;整数q 被称为a 被b 除得的(不完全)商,数r 称为a 被b 除得的余数.若0r =,即为a 被b 整除的情形.

此外,也常常直接利用初等数论的一般性理论来解决问题.又如最大公约数与最小公倍数: 定义1.2(最大公约数)设,a b 不全为零,同时整除,a b 的整数称为它们的公约数.因为,a b 不全为零,故,a b 只有有限多个,我们将其中最大一个称为,a b 的最大公约数,用符号(),a b 表示.显然,最大公约数是一个正整数.

定义1.3(最小公倍数)设,a b 是两个非零整数,一个同时为,a b 倍数的数称为它们的公倍数,,a b 的公倍数有无穷多个,这其中最小的一个称为,a b 的最小公倍数,记作[,]a b ,对于多个非零实数,,,a b c ,可类似地定义它们的最小公倍数[(a,b)].

定理1.1(整除的性质)设整数,,a b c 为非零整数,

(1) 若|c b ,|b a ,则|c a ;

(2) 若|c a ,则|bc ab ;

(3) 若|c a ,|c b ,则对任意整数,m n ,有|c ma nb +;

(4) 若(a,b)1=,且|a bc ,则|a c ;

(5) 若(a,b)1=,且|,|a c b c ,则|ab c

(6) 若a 为素数,且|a bc ,则|a b 或|a c .

定理1.2 设,a b 为整数,n 为正整数,

(1) 若a b ≠,则(a-b)|(a b )n n -;

(2) 若a b ≠-,则2121()|()n n a b a b --++;

(3) 若a b ≠-,则22(a+b)|(a b )n n -.

定理1.3 如果素数p 不能整除整数a ,则1|(1)p p a --

定理1.4 (分解唯一性)每个大于1的正整数都可分解为素数的乘积,而且不计因数的顺序时,这种表示是唯一的

1212k a a a k n p p p =.

2.整除理论在竞赛数学中的典例

2.1利用互素理论证明等式

例2.1 ()2111979,IMO -设p 与q 为正整数,满足

111112313181319

p q =-+--+, 求证p 可被1979整除(1979|p )

111112313181319111111112231318131924131811111111123

1318131923659111166066113181319

p q =-+--+????=+++++-+-+ ? ?????????=+++++-++-+ ? ?????=++++ 6601319661131898999066013196611318989990

19796606611319

659!19791319!M M +++=+++???=????=? 有1979整除1319!p q

,从而1979整除1319!p ,但1979为素数,(1979,1319!)1=,得p 可被1979整除

解析:本题主要使用了整除的性质与互素的理论,通过将分数的式子转化为整数的情况进行求解,这种方法在数学竞赛中常常使用到.

2.2利用同余与整除的关系证明方程

例2.2(1956,中国北京)证明3231122

n n n ++-对任何正整数n 都是整数,并且用3除时余2. 讲解 只需说明()23131222

n n n n -+=为整数,但不便说明“用3除时余2”,应说明()()3212131222

n n n n n n ++++=是3的倍数.作变形 ()()()32222213111,3,81228

n n n n n n ++++-=-= 命题得证.

证明

已知

()()321213111222

n n n n n n ++++-=-, ① 因为相邻2个整数(),1n n +必有偶数,所以3231122

n n n ++-为整数.又①可变为 ()()32222213111228

n n n n n n ++++-=-, 因为相邻3个整数()()2,22,21n n n ++必有3的倍数,故()()22221n n n ++能被3整除;又()3,81=,所以2(22)(21)8

n n n ++能被3整除;得3231122n n n ++-用3除时余2.

2.3利用无穷递降法证明完全平方数

例2.3 (296IMO -)设,a b 为正整数,1ab +整除22

a b +.证明22

1a b ab ++是完全平方数. 证明

令22

1

a b k ab +=+.k 是正整数.式中,a b 是对称的,不妨设a b ≥. (l)若a b =,则()2

222211

a k k a k k a =?-=?=+.本题获证. (2)若a

b >,由带余除法定理,可设a bs t =-(2,0,,s t b s t ≥≤<是整数),则

222222

2211

a b b s bst t b ab b s bt +-++=+-+, 易证此式大于1s -且小于1s +(可用放缩法证).所以必有

2222

221

b s bst t b s b s bt -++=-+ 化简得22

1

b t s bt +=+,于是 2222

11

a b b t s ab bt ++==++, 其中t b a <<.

此时若0t =,则2k b =,本题获证.

若0t >,可继续令11b ts t =-(11112,0,,s t t s t ≥≤<是整数),仿上可推得

222222111111

t t a b b t s ab bt tt +++===+++, 此时若10t =,则2k t =,本题获证.

若10t >,可如上法做下去.因120t t t >>>≥,且均为整数.故总能得到某个10i t +=,

使2i k t =,是完全平方.综上本题获证.

解决这道世界级难题的这种巧妙的证明方法叫“无穷递降法”,是17世纪法国数学家费(Fermat .1601一1665)首创和应用的一种方法.

什么是无穷递降法呢?1965年,法国数学家费马写信给他的一位朋友卡尔卡维,称自己创造了一种新的数学方法,由于费马的信并没有发表,人们一直无从了解他这一方法,直到1879年,人们在荷兰莱顿大学图书馆惠更斯的手稿中发现了这一篇论文,才知道这种方法就是无穷递降法,无穷递降法是主要是证明某些不定方程无解时常常使用的一种方法.其证明模式大致是:先假设方程存在一个最小的正整数解,然后在这个最小的正整数解的基础上构造一个更小的解,构造某种无穷递降的过程,再结合最小数原理得到矛盾,从而命题得证.无穷递降法在解决问题过程中,主要有两种表现形式:其一,由一组解出发通过构造得到另一组解,并且将这一过程递降下去,从而得到矛盾;其二,假定方程有正整数解,且存在最小正整数解,设法构造出方程的另一组解,比最小正整数解还小,从而得到矛盾.无穷递降法的理论依据是最小数原理.无论哪种表现形式,其基本思想都是对一个问题,若能从一种状态产生另一种状态 ,并且有一个与状态有关的取正整数值的量的严格减少,就可以使用无穷递降法.关键是怎样构造“状态.”

以下再举一例简单介绍无穷递降法结合整除理论证明不定方程解的问题

例2.4(匈牙利2000年竞赛题)找出满足方程33n p x y =+(其中,,x y n 是正整数)的所

有素数p .

注意到133211=+与233321=+成立.且尝试多次后,无法找到其他满足条件的素数p ,因此可以猜测只有=2p 或3满足条件.原问题转化为证明不存在素数3p >满足

33n p x y =+.

假定对素数3p >有正整数,,x y n 使得方程33n p x y =+成立,我们令此时的n 是最小值.易知,x y 中至少有一个大于1,此时3x y +≥,222(x y)2x xy y xy -+=-+≥.又3322(x y)()x y x xy y +=+-+,必有|x y p +,22|p x xy y -+(因为不可能x y n p +=或22n x xy y p -+=,否则33n p x y =+不成立)

由于222(x y)()3xy x xy y +--+=,所以|3xy p ,因为3p >,所以|xy p ,从而x 与y 中至少有一个是p 的倍数,结合|x y p +,于是|x p ,|y p 则3332n p x y p =+≥.从而3n >.33333333()()n n p x y x y p p p p p p

-==+=+,这说明3,,x y n p p -也满足方程33n p x y =+的正整数解,这与n 是最小值矛盾.从而原方程仅有=2p 或3满足条件.

此外无穷递降法除了在整除问题上有所应用,还在用于证明完全平方数,无理数的证明方面起到很大的作用.此外无穷递降法还证明了许多不定方程与同余方程的相关定理.著名的费马定理就是由无穷递降法结合整除理论证明出来的.

【参考文献】

[1]浅析中学竞赛数学中的数论问题对学习初等数论的利与弊[EB].

[2]孙贤中.数学竞赛中的数论问题[z].2009(10月).

[3]张必胜. 初等数论在IMO 中应用研究[c].西北大学.2010.

[4]胡典顺、程灿.无穷递降法及其应用[z].数学通讯,2011年第3期(下半月):57.

The Divisible Theory in High School

Mathematics Competition on Application

College of M athematics and Computer Science .M athematics.

Jianping Qiu.105012011097

[Model]

With the development of math contest, has gradually formed a special mathematical disciplines - mathematics contest, also known as the Olympic mathematics. The decentralization of higher mathematics to elementary mathematics, elementary mathematical language to express the problems of higher mathematics and elementary mathematical methods to solve these problems, and this is the task of mathematics competitions. Elementary number theory is the study of the law of numbers,

especially in the branch of mathematics integer nature. Number theory is one of the oldest branches. It arithmetic method as the main research method, the main contents are integers divisible by theory, equation, congruence and so on. This paper explored divisible theory in mathematics in high school competition.

[Key words]

Mathematics Competition, Divisible Theory, Application,Method of infinite descent

初中数学竞赛教程

七年级 第一讲 有理数(一) 一、【能力训练点】 1、正负数,数轴,相反数,有理数等概念。 2、有理数的两种分类: 3、有理数的本质定义,能表成 m n (0,,n m n ≠互质)。 4、性质:① 顺序性(可比较大小); ② 四则运算的封闭性(0不作除数); ③ 稠密性:任意两个有理数间都存在无数个有理数。 5、绝对值的意义与性质: ① (0)||(0) a a a a a ≥?=? -≤? ② 非负性 2 (||0,0)a a ≥≥ ③ 非负数的性质: i )非负数的和仍为非负数。ii )几个非负数的和为0,则他们都为0。 二、【典型例题解析】: 1. 如果m 是大于1的有理数,那么m 一定小于它的( ) A.相反数 B.倒数 C.绝对值 D.平方 2.已知两数a 、b 互为相反数,c 、d 互为倒数,x 的绝对值是2,求 22006 ()( )()x a b c d x a b c d -+++++-的值。 3.如果在数轴上表示a 、b 两上实数点的位置,如下图所示,那么||||a b a b -++化简的结果等于( ) A.2a B.2a - C.0 D.2b 4.有3个有理数a,b,c ,两两不等,那么,, a b b c c a b c c a a b ------中有几个负数? 5.设三个互不相等的有理数,既可表示为1,,a b a +的形式式,又可表示为0, b a ,b 的形式,求20062007a b +。

6.三个有理数,,a b c 的积为负数,和为正数,且||||||||||||a b c ab bc ac X a b c ab bc ac = +++++则321ax bx cx +++的值是多少? 7.若,,a b c 为整数,且2007 2007||||1a b c a -+-=,试求||||||c a a b b c -+-+-的值。 第二讲 有理数(二) 一、【能力训练点】: 1、绝对值的几何意义 ① |||0|a a =-表示数a 对应的点到原点的距离。② ||a b -表示数a 、b 对应的两点间的距离。 2、利用绝对值的代数、几何意义化简绝对值。 二、【典型例题解析】: 1.若20a -≤≤,化简|2||2|a a ++- 2.试化简|1||2|x x +-- 3.若|5||2|7x x ++-=,求x 的取值范围。 4.已知()|1||2||3||2002|f x x x x x =-+-+-++-求()f x 的最小值。 5.若|1|a b ++与2 (1)a b -+互为相反数,求321a b +-的值。

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13、不定方程210231525=+y x ( ). A 有解 B 无解 C 有正数解 D 有负数解 14、公因数是最大公因数的( ). A 因数 B 倍数 C 相等 D 不确定 15、整数637693能被( )整除. A 3 B 5 C 7 D 9 16、在整数中正素数的个数( ). A 有1个 B 有限多 C 无限多 D 不一定 17、如果)(mod m b a ≡,c 是任意整数,则 A )(mod m bc ac ≡ B b a = C ac T )(m od m bc D b a ≠ 19、如果)(mod m b a ≡,c 是任意整数,则 A )(mod m bc ac ≡ B b a = C ac T )(m od m bc D b a ≠ 20、=),0(b ( ). A b B b - C b D 0 21、如果1),(=b a ,则),(b a ab +=( ). A a B b C 1 D b a + 22、小于30的素数的个数( ). A 10 B 9 C 8 D 7 三、计算题 1、 求50!中2的最高次幂. 2、令 =-1859, =1573,求( )=? 3、 求525与231的最大公因子? 4、解同余式)321(m od 75111≡x . 5、求[525,231]=? 6、求解不定方程18116=-y x . 7、 解不定方程525x+231y=42.

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比为13-的等比数列.所以1131()443k k P --=-,即1311()434k k P -=-+,故761243 P = 4、(2014一试8)设D C B A ,,,是空间四个不共面的点,以 2 1 的概率在每对点之间连一条边,任意两点之间是否连边是相互独立的,则B A ,可用(一条边或者若干条边组成的)空间折线连接的概率是__________. 【答案】 3 4 2221219B C D -?-=点相连,且与,中至少一点相连,这样的情况数为()() 22(3)AB AD DB 无边,也无CD 边,此时AC,CB 相连有2种情况,,相连也有2种情况, ,,,,AC CB AD DB A B 但是其中均相连的情况被重复了一次,故可用折线连接的情况数为 222+2-1=7. 483++==.644以上三类情况数的总和为329748,故A,B 可用折线连接的概率为 5、(2015一试5)在正方体中随机取三条棱,它们两两异面的概率为. 【答案】 2 55 【解析】设正方体为ABCD-EFGH ,它共有12条棱,从中任意选出3条棱的方法共有3 12C =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,故所求的概率为82 22055 =.

2019-2020年初中数学竞赛试题及其答案

2011年中山华附“我爱数学初中夏令营”选拔赛 一、填空题(共14小题,每小题5分,共70分) 1.若20 10a b b c ==,,则 a b b c ++的值为 ______________. 2.若实数a ,b 满足21 202 a a b b -++=,则a 的取值范围是_________________. 3.如图,在四边形ABCD 中,∠B =135°,∠C =120°,AB =BC =4-CD =AD 边的长为________________. 4.在一列数123x x x ,,,……中,已知11=x ,且当k ≥2时,1121444k k k k x x -?--? ????=+-- ????? ??????,(取整符号[]a 表示不超过实数a 的最大整数,例如[]2.62=,[]0.20=),则2010x 等于____________. 5.如图,在平面直角坐标系xOy 中,等腰梯形ABCD 的顶点坐标分别为A (1,1),B (2,-1),C (-2,-1),D (-1,1).y 轴上一点P (0,2)绕点A 旋转180°得点P 1,点P 1绕点B 旋转180°得点P 2,点P 2绕点C 旋转180°得点P 3,点P 3绕点D 旋转180°得点P 4,……,重复操作依次得到点P 1,P 2,…, 则点P 2010的坐标是 ______________. 6.已知非零实数a ,b 满足 24242a b a -++=,则a b +等于_________. 7.菱形ABCD 的边长为a ,点O 是对角线AC 上的一点,且OA =a ,OB =OC =OD =1,则a 等于____________. 8.已知a =5-1,则2a 3+7a 2-2a -11 的值等于 . 9. 如图,在平面直角坐标系xOy 中,多边形OABCDE 的顶点坐标分别是O (0,0),A (0,6),B (4,6),C (4,4),D (6,4),E (6,0).若直线l 经过点M (2,3),且将多边形OABCDE 分割成面积相等的两部分,则直线l 的函数表达式是 . 10.如图,射线AM ,BN 都垂直于线段AB ,点E 为AM 上一点,过点A 作BE 的垂线AC 分别交BE ,BN 于点F ,C ,过点C 作AM 的垂线CD ,垂足为D .若CD =CF ,则AE AD = . 11.一个自行车轮胎,若把它安装在前轮,则自行车行驶5000 km 后报废;若把它安装在后轮,则自行车行驶 3000 km 后报废,行驶一定路程后可以交换前、后轮胎.如果交换前、后轮胎,要使一辆自行车的一对新轮胎同时报废,那么这辆车将能行驶 km . 12.已知线段AB 的中点为C ,以点A 为圆心,AB 的长为半径作圆,在线段AB 的延长线上取点D ,使得BD =AC ;再以点D 为圆心,DA 的长为半径作圆,与⊙A 分别相交于F ,G 两点,连接FG 交AB 于点H ,则 AH AB 的值为 . 13.已知12345a a a a a ,,,,是满足条件123459a a a a a ++++=的五个不同的整数,若b 是关于x 的方程()()()()()123452009x a x a x a x a x a -----=的整数根,则b 的值为 . 14.如图,在△ABC 中,CD 是高,CE 为ACB ∠的平分线.若AC =15,BC =20,CD =12,则CE 的长等于 . 二、解答题(共3题,每题20分,共60分)

初等数论试卷模拟试题和答案

初等数论试卷一 一、 单项选择题:(1分/题×20题=20分) 1.设x 为实数,[]x 为x 的整数部分,则( ) A.[][]1x x x ≤<+; B.[][]1x x x <≤+; C.[][]1x x x ≤≤+; D.[][]1x x x <<+. 2.下列命题中不正确的是( ) A.整数12,,,n a a a 的公因数中最大的称为最大公因数; B.整数12,, ,n a a a 的公倍数中最小的称为最小公倍数 C.整数a 与它的绝对值有相同的倍数 D.整数a 与它的绝对值有相同的约数 3.设二元一次不定方程ax by c +=(其中,,a b c 是整数,且,a b 不全为零)有一整数解 ()00,,,x y d a b =,则此方程的一切解可表为( ) A.00,,0,1,2,;a b x x t y y t t d d =- =+ =±± B.00,,0,1,2, ;a b x x t y y t t d d =+= -=±± C.00,,0,1,2, ;b a x x t y y t t d d =+= -=±± D.00,,0,1,2, ;b a x x t y y t t d d =-= -=±± 4.下列各组数中不构成勾股数的是( ) A.5,12,13; B.7,24,25; C.3,4,5; D.8,16,17 5.下列推导中不正确的是( ) A.()()()11221212mod ,mod mod ;a b m a b m a a b b m ≡≡?+≡+ B.()()()11221212mod ,mod mod ;a b m a b m a a bb m ≡≡?≡ C.()()111212mod mod ;a b m a a b a m ≡?≡ D.()()112 2 11mod mod .a b m a b m ≡?≡ 6.模10的一个简化剩余系是( ) A.0,1,2, ,9; B.1,2,3,,10;

历年全国高中数学联赛二试几何题汇总汇总

历年全国高中数学联赛二试几何题汇总 2007 联赛二试 类似九点圆 如图,在锐角?ABC 中,AB

初等数论期末练习

初等数论期末练习题 一、单项选择题 2、如果1),(=b a ,则),(b a ab +=( ). A a B b C 1 D b a + 3、小于30的素数的个数( ). A 10 B 9 C 8 D 7 4、如果)(mod m b a ≡,c 是任意整数,则 A )(mod m bc ac ≡ B b a = C ac T )(mod m bc D b a ≠ 5、不定方程210231525=+y x ( ). A 有解 B 无解 C 有正数解 D 有负数解 6、整数5874192能被( )整除. A 3 B 3与9 C 9 D 3或9 8、公因数是最大公因数的( ). A 因数 B 倍数 C 相等 D 不确定 9、大于20且小于40的素数有( ). A 4个 B 5个 C 2个 D 3个 11、因为( ),所以不定方程71512=+y x 没有解. A [12,15]不整除7 B (12,15)不整除7 C 7不整除(12,15) D 7不整除[12,15] 二、填空题 1、有理数 b a ,1),(,0= b a b a ,能写成循环小数的条件是( ). 2、同余式)45(mod 01512≡+x 有解,而且解的个数为( ). 3、不大于545而为13的倍数的正整数的个数为( ). 4、设n 是一正整数,Euler 函数)(n ?表示所有( )n ,而且与n ( )的正整数的个数. 5、设b a ,整数,则),(b a ( )=ab . 6、一个整数能被3整除的充分必要条件是它的( )数码的和能被3整除. 7、+=][x x ( ). 8、同余式)321(mod 75111≡x 有解,而且解的个数( ). 9、在176与545之间有( )是17的倍数. 10、如果0 ab ,则),](,[b a b a =( ). 11、b a ,的最小公倍数是它们公倍数的( ). 12、如果1),(=b a ,那么),(b a ab +=( ). 三、计算题 1、求24871与3468的最小公倍数? 2、求解不定方程25 37107=+y x .(8分) 3、求?? ? ??563429,其中563是素数. (8分)

高中数学竞赛历届IMO竞赛试题届完整中文版

第1届I M O 1.求证(21n+4)/(14n+3)对每个自然数n都是最简分数。 2.设√(x+√(2x-1))+√(x-√(2x-1))=A,试在以下3种情况下分别求出x的实数解: (a)A=√2;(b)A=1;(c)A=2。 3.a、b、c都是实数,已知cosx的二次方程 acos2x+bcosx+c=0, 试用a,b,c作出一个关于cos2x的二次方程,使它的根与原来的方程一样。当a=4,b=2,c=-1时比较cosx和cos2x的方程式。 4.试作一直角三角形使其斜边为已知的c,斜边上的中线是两直角边的几何平均值。 5.在线段AB上任意选取一点M,在AB的同一侧分别以AM、MB为底作正方形AMCD、MBEF,这两个正方形的外接圆的圆心分别是P、Q,设这两个外接圆又交于M、N, (a.)求证AF、BC相交于N点; (b.)求证不论点M如何选取直线MN都通过一定点S; (c.)当M在A与B之间变动时,求线断PQ的中点的轨迹。 6.两个平面P、Q交于一线p,A为p上给定一点,C为Q上给定一点,并且这两点都不在直线p上。试作一等腰梯形ABCD(AB平行于CD),使得它有一个内切圆,并且顶点B、D分别落在平面P和Q 上。 第2届IMO 1.找出所有具有下列性质的三位数N:N能被11整除且N/11等于N的各位数字的平方和。 2.寻找使下式成立的实数x: 4x2/(1-√(1+2x))2<2x+9 3.直角三角形ABC的斜边BC的长为a,将它分成n等份(n为奇数),令为从A点向中间的那一小段线段所张的锐角,从A到BC边的高长为h,求证: tan=4nh/(an2-a).

(完整word版)初等数论练习题一(含答案)

《初等数论》期末练习二 一、单项选择题 1、=),0(b ( ). A b B b - C b D 0 2、如果1),(=b a ,则),(b a ab +=( ). A a B b C 1 D b a + 3、小于30的素数的个数( ). A 10 B 9 C 8 D 7 4、如果)(mod m b a ≡,c 是任意整数,则 A )(mod m bc ac ≡ B b a = C (mod )ac bc m ≡/ D b a ≠ 5、不定方程210231525=+y x ( ). A 有解 B 无解 C 有正数解 D 有负数解 6、整数5874192能被( )整除. A 3 B 3与9 C 9 D 3或9 7、如果a b ,b a ,则( ). A b a = B b a -= C b a ≥ D b a ±= 8、公因数是最大公因数的( ). A 因数 B 倍数 C 相等 D 不确定 9、大于20且小于40的素数有( ). A 4个 B 5个 C 2个 D 3个 10、模7的最小非负完全剩余系是( ). A -3,-2,-1,0,1,2,3 B -6,-5,-4,-3,-2,-1 C 1,2,3,4,5,6 D 0,1,2,3,4,5,6 11、因为( ),所以不定方程71512=+y x 没有解. A [12,15]不整除7 B (12,15)不整除7 C 7不整除(12,15) D 7不整除[12,15] 12、同余式)593(mod 4382≡x ( ). A 有解 B 无解 C 无法确定 D 有无限个解 二、填空题 1、有理数 b a ,0,(,)1a b a b <<=,能写成循环小数的条件是( ). 2、同余式)45(mod 01512≡+x 有解,而且解的个数为( ). 3、不大于545而为13的倍数的正整数的个数为( ). 4、设n 是一正整数,Euler 函数)(n ?表示所有( )n ,而且与n ( )的正整数的个数. 5、设b a ,整数,则),(b a ( )=ab . 6、一个整数能被3整除的充分必要条件是它的( )数码的和能被3整除. 7、+=][x x ( ). 8、同余式)321(mod 75111≡x 有解,而且解的个数( ). 9、在176与545之间有( )是17的倍数.

赣县中学高中数学竞赛平面几何第9九讲托定理勒密

第九讲托勒密(Ptolemy)定理 一、知识要点: 1、托勒密定理:圆内接凸四边形两组对边乘积之和等于两条对角线之积,即已知,如图, 四边形ABCD为圆内接凸四边形,则有 AB·CD+AD·BC =A C·BD A D B C 托勒密定理的逆定理:如果凸四边形的两组对边的乘积之和等于对角线之积,那么这个 四边形是圆内接四边形。 即:如图,若AB·CD+AD·BC =A C·BD,则A、B、C、D四点共圆。 A D B C 托勒密定理的推广:在任意凸四边形ABCD中,有AB·CD+AD·BC ≥A C·BD,当且仅 当ABCD四点共圆时取等号。 D A B C 二、要点分析: 托勒密定理可以用于线段长的转换,其逆定理可用于证明四点共圆。

三、 例题讲解: 例1、设ABCD 为圆内接正方形,P 为弧DC 上的一点,求证:PA(PA+PC)=PB(PB+PD) P D C A B 例2、如图,设P 、Q 为平行四边形ABCD 的边AB 、AD 上的两点,APQ ?的外接圆交 对角线AC 于R ,求证:A P ·AB+AQ ·AD=AR ·RC D A B C Q P R 例3、已知ABC ?中,C B ∠=∠2,求证:AC 2=AB 2+AB ·BC A B C

例4、如图所示,已知两同心圆O,四边形ABCD 内接于内圆,AB 、BC 、CD 、DA 的延 长线交外圆于A 1、B 1、C 1、D 1,若外圆的半径是内圆的半径的2倍,求证:四边形A 1B 1C 1D 1的周长≥四边形ABCD 的周长的2倍,并确定等号成立的条件。 D 1 例5、已知ABC ?中,AB>AC,A ∠的一个外角平分线交ABC ?的外接圆于点E,过E 作EF ⊥AB,垂足为F (如图),求证:2AF=AB-AC A B C E F

历年全国高中数学联赛试题及答案

1988年全国高中数学联赛试题 第一试(10月16日上午8∶00——9∶30) 一.选择题(本大题共5小题,每小题有一个正确答案,选对得7分,选错、不选或多选均得0分): 1.设有三个函数,第一个是y=φ(x ),它的反函数是第二个函数,而第三个函数的图象及第二个函数的图象关于x +y=0对称,那么,第三个函数是( ) A .y=-φ(x ) B .y=-φ(-x ) C .y=-φ-1(x ) D .y=-φ- 1(-x ) 2.已知原点在椭圆k 2x 2+y 2-4kx +2ky +k 2-1=0的内部,那么参数k 的取值范围是( ) A .|k |>1 B .|k |≠1 C .-1π 3 ; 命题乙:a 、b 、c 相交于一点. 则 A .甲是乙的充分条件但不必要 B .甲是乙的必要条件但不充分 C .甲是乙的充分必要条件 D .A 、B 、C 都不对 5.在坐标平面上,纵横坐标都是整数的点叫做整点,我们用I 表示所有直线的集合,M 表示恰好通过1个整点的集合,N 表示不通过任何整点的直线的集合,P 表示通过无穷多个整点的直线的集合.那么表达式 ⑴ M ∪N ∪P=I ; ⑵ N ≠?. ⑶ M ≠?. ⑷ P ≠?中,正确的表达式的个数是 A .1 B .2 C .3 D .4 二.填空题(本大题共4小题,每小题10分): 1.设x ≠y ,且两数列x ,a 1,a 2,a 3,y 和b 1,x ,b 2,b 3,y ,b 4均为等差数列,那么b 4-b 3 a 2-a 1= . 2.(x +2)2n +1的展开式中,x 的整数次幂的各项系数之和为 . 3.在△ABC 中,已知∠A=α,CD 、BE 分别是AB 、AC 上的高,则DE BC = . 4.甲乙两队各出7名队员,按事先排好顺序出场参加围棋擂台赛,双方先由1号队员比赛,负者被淘汰,胜者再及负方2号队员比赛,……直至一方队员全部淘汰为止,另一方获得胜利,形成一种比赛过程.那么所有可能出现的比赛过程的种数为 . 三.(15分)长为2,宽为1的矩形,以它的一条对角线所在的直线为轴旋转一周,求得到的旋转体的体积. 四.(15分) 复平面上动点Z 1的轨迹方程为|Z 1-Z 0|=|Z 1|,Z 0为定点,Z 0≠0,另一个动点Z 满足Z 1Z=-1,求点Z 的轨迹,指出它在复平面上的形状和位置. 五.(15分)已知a 、b 为正实数,且1a +1 b =1,试证:对每一个n ∈N *, (a +b )n -a n -b n ≥22n -2n +1.

2008年第二十五届全国中学生物理竞赛(江西赛区)获奖名单

第二十五届全国中学生物理竞赛(江西赛区)获奖名单 一等奖(39名) 程宇清江西师范大学附属中学徐昊南昌市第二中学 陈汉斯南昌市第二中学 邹权高安市第二中学 章尹圣原鹰潭市第一中学 黄玉鹰潭市第一中学 邓晖洋江西师范大学附属中学欧阳昆江西省景德镇二中 邓瑞琛新干中学 陈睿南昌市第二中学 张育铭江西师范大学附属中学田寒南昌市第二中学 潘楚中高二上饶市第二中学 刘洋江西省景德镇二中 郑帆南昌市第二中学 董哲炜南昌市第二中学 李文新景德镇昌江一中 潘登高二余江县第一中学 陈少华高三鹰潭市第一中学 陈超逸贵溪市第一中学金鹏高安中学 陈庆鹏新余市第四中学 卢文博景德镇一中 邓尧江西师范大学附属中学袁逸飞新余市第一中学 徐翔南昌市第二中学 刘淘高安中学 饶帆弋阳县第一中学 陈宇阳新余市第一中学 贵溪市第一中学 程扶诚鹰潭市第一中学 凌运豪新余市第一中学 程俊豪余江县第一中学 殷士辉赣州市第一中学 李皈颖大余中学 郭品垚吉安市白鹭洲中学 刘炽成上犹中学 李思达南昌市第十中学 肖言佳赣州市第三中学 二等奖(133名) 胡嘉骅余江县第一中学 李成高安中学 丁俊文瑞金市第一中学 曹达明江西省景德镇一中 吴兵海江西省余江县第一中学胡超江西省新余市第一中学杨青君江西省景德镇二中 丁琦贵溪市第一中学 游弋南昌市第二中学 揭建文上饶县清源中学涂利捷南昌市第十中学 潘悟君江西师范大学附属中学吴芳荣余江县第一中学 张政鹰潭市第一中学 吴文超新干中学 何佳敏金溪县第一中学 陈凯祥江西省景德镇二中 涂坚江西省南昌县莲塘一中肖国炜泰和中学 饶小龙赣州市第三中学

万维明九江市同文中学 夏阳余江县第一中学 刘斯宇江西省宜春中学 易辉江西省宜春中学 张大峰江西省临川第一中学童浩江西省景德镇二中 童一天南昌市第十中学 万基平乐安县第二中学 周义江西师范大学附属中学叶腾琪新余市第一中学 巴伟民景德镇二中 熊文涛高安市第二中学 裘鸿瑞南昌市第十中学 彭俊英鹰潭市第一中学 王志鹏景德镇一中 龙翔萍乡市第三中学 龚书恒江西师范大学附属中学郭文祥南昌市第三中学 李秋明鹰潭市第一中学 林立荣南康中学 黄少帅高安市第二中学 龚杰伟丰城中学 张泉新余市新钢中学 吴殿元高安中学 方韬赣州市第三中学 吴琨赣州市第三中学 陈矿新余市第四中学 单玉璋景德镇二中 戴文彬吉水中学 黄赞永九江第一中学 颜以诺萍乡市湘东中学 邬泽鹏南昌市第二中学 易舜智宜春中学 张琦吉安市白鹭洲中学 汪洋南昌市第十中学 袁之博江西师范大学附属中学朱盛江西师范大学附属中学李汉冲宜春中学 胡志宏江西省高安中学 许贇吉水中学 贵溪市第一中学 殷军军新干中学 黄志善乐安县第二中学 闵红嘉九江第一中学 祝凯华鹰潭市第一中学 傅博新余市第一中学 聂诚标丰城中学 董泽政婺源县天佑中学 胡宇南昌市第十中学 兰凌轩江西师范大学附属中学潘明余江县第一中学 李婧婷余江县第一中学 叶成方石城中学 廖懿吉水中学 张兴捷吉安市白鹭洲中学 廖伟杰玉山县第一中学 姚招泉新干中学 姚懿芸上饶市第二中学 刘洋南昌市第十中学 黄涛黎川县第一中学 金春良余江县第一中学 李莉宜春中学 卢欣杰宜春中学 庄三锋婺源县天佑中学 郭鸣阳瑞金市第一中学 朱世初江西师范大学附属中学陈志坚余江县第一中学 邱昌昊鹰潭市第一中学 黄琰奕鹰潭市第一中学 俞耀文鹰潭市第一中学 杨凯强新余市第一中学 余圣伟景德镇二中

高中数学竞赛历届IMO竞赛试题届完整中文版

第1届I M O 1.? 求证(21n+4)/(14n+3) 对每个自然数 n都是最简分数。 2.??设√(x+√(2x-1))+√(x-√(2x-1))=A,试在以下3种情况下分别求出x的实数解:? (a) A=√2;(b)A=1;(c)A=2。 3.?a、b、c都是实数,已知 cos x的二次方程 a cos2x + b cos x + c = 0, 试用a,b,c作出一个关于 cos 2x的二次方程,使它的根与原来的方程一样。当 a=4,b=2,c=-1时比较 cos x和cos 2x的方程式。 4.? 试作一直角三角形使其斜边为已知的 c,斜边上的中线是两直角边的几何平均值。 5.? 在线段AB上任意选取一点M,在AB的同一侧分别以AM、MB为底作正方形AMCD、MBEF,这两个正方形的外接圆的圆心分别是P、Q,设这两个外接圆又交于M、N, ??? (a.) 求证 AF、BC相交于N点; ?? (b.) 求证不论点M如何选取直线MN 都通过一定点 S; ??? (c.) 当M在A与B之间变动时,求线断 PQ的中点的轨迹。 6.? 两个平面P、Q交于一线p,A为p上给定一点,C为Q上给定一点,并且这两点都不在直线p上。试作一等腰梯形ABCD(AB平行于CD),使得它有一个内切圆,并且顶点B、D分别落在平面P和Q上。 第2届IMO 1.? 找出所有具有下列性质的三位数 N:N能被11整除且 N/11等于N的各位数字的平方和。 2.? 寻找使下式成立的实数x: 4x2/(1 - √(1 + 2x))2 ?< ?2x + 9

3.? 直角三角形ABC的斜边BC的长为a,将它分成 n 等份(n为奇数),令?为从A点向中间的那一小段线段所张的锐角,从A到BC边的高长为h,求证: tan ? = 4nh/(an2 - a). 4.? 已知从A、B引出的高线长度以及从A引出的中线长,求作三角形ABC。 5.? 正方体ABCDA'B'C'D'(上底面ABCD,下底面A'B'C'D')。X是对角线AC上任意一点,Y是B'D'上任意一点。 a.求XY中点的轨迹; b.求(a)中轨迹上的、并且还满足 ZY=2XZ的点Z的轨迹。 6.? 一个圆锥内有一内接球,又有一圆柱体外切于此圆球,其底面落在圆锥的底面上。令V1为圆锥的体积,V2为圆柱的体积。 ??? (a).? 求证:V1不等于 V2; ??? (b).? 求V1/V2的最小值;并在此情况下作出圆锥顶角的一般。 7.? 等腰梯形ABCD,AB平行于DC,BC=AD。令AB=a,CD=c,梯形的高为 h。X点在对称轴上并使得角BXC、AXD都是直角。试作出所有这样的X点并计算X到两底的距离;再讨论在什么样的条件下这样的X点确实存在。 第3届IMO 1.? 设a、b是常数,解方程组 x + y + z = a; ? ? x2 + y2 + z2 = b2; ? ? xy=z2 并求出若使x、y、z是互不相同的正数,a、b应满足什么条件? 2.? 设a、b、c是某三角形的边,A 是其面积,求证: a2 + b2 + c2>= 4√3 A. 并求出等号何时成立。 3.? 解方程 cos n x - sin n x = 1, 其中n是一个自然数。 4.? P是三角形ABC内部一点,PA交BC于D,PB交AC于E,PC交AB于F,求证AP/PD,

初中数学竞赛活动方案

初中数学竞赛活动方案 【篇一:初中数学竞赛方案】 2014年11月九年级数学竞赛通知 为增强我校九年级学生的数学学习兴趣,培养学生竞争意识,也为 了履行本学期初的教务工作计划,九年级数学组特定于11月19日 下午第二节课举行一次数学竞赛,具体竞赛方案如下: 一、竞赛组织教师: 九年级全体数学教师 二、参赛人员: 九年级各数学教师或班主任以从班上抽选或组织学生自愿报名的形 式每班至少抽取5名学生参加竞赛。 三、奖项设置: 年级组设置一等奖3名,二等奖6名,三等奖9名,组织奖每班一 名 四、竞赛时间:2014年11月19日(星期三)下午第二节课。 五、考场安排: 九年级组考场设置在提优教室和提高教室,实行单人单桌考试制度;监考教师务必从严监考,杜绝舞弊现象。改卷教师务必做到公正、 公平。 六、11月20日下午7点前各评卷教师将竞赛试卷交于教务处,请 教务处的同志 安排发奖事项。 城头初级中学九年级数学组 2014年9月20日 九年级数学竞赛简报 --------记城头初中九年级数学兴趣小组数学竞赛通过兴趣小组的学习,提高同学们的学习兴趣,让更多的学生能有机会进行再学习, 通过各种活动,让学生真正体会数学来源于生活。使参加兴趣小组 的同学通过学习,把他们的学习意识变被动为主动。在兴趣小组中,拓展数学的知识,让更多同学在数学知识的学习过程中丰富其他各 科的功底,使他们的知识面得到很大的拓展。 九年级数学组定于11月19日下午第二节进行的数学竞赛,成绩已 经出结果,根据从高分到低分的排序,评出一等奖3名,二等奖6名,三等奖9名,组织奖每班一名。 数学竞赛获奖名单

一等奖 陈一澜姜筱雨李善武 二等奖 何岩王迪妮赵灵王保贵张舒琪于姝丽 三等奖 王乐杨颜榕顾袁良邵嘉琪邓美琪赵丹王晨王端军周雅萱 2014年11月25日 【篇二:初中数学竞赛方案】 云贵中学2011-2012学年度第一学期期中 数学知识竞赛方案 一、活动目的: 为开拓学生视野,促进同学们自主扩大学习范围,并在其提高自身 文化素养的同时发掘其多方面才华,使其个人能力得到全面提高, 从而全面提高学生的学习积极性。特开展本次数学知识竞赛活动。 本次竞赛旨在全心全意为同学服务,重在进一步丰富云贵中学校园 文化活动! 二、活动时间:2011年11月24日(星期四)下午3:45分--- 5:15分三、活动地点:云贵中学物理实验室、生物实验室、多媒体 教室。 四、活动形式:以个人为单位(包括初一、初二、初三学生),采 取分级笔试竞赛方式。五、活动内容: (一)本次竞赛试卷由数学组教师自行出,但是上本级的教师不能 出本级试卷(即上七年级的教师不能出七年级的竞赛试卷、上八年 级的教师不能出八年级的竞赛试卷、上九年级的教师不能出九年级 的竞赛试卷)。按照这个原则,特分工如下: 出题教师必须在11月20日前将竞赛样卷交到教导主任胡彬老师处。越期未交的,本级竞赛取消,按规定对出题教师作出处罚。 (二)本次竞赛共分为三个组:即“七年级组”、“八年级组”、“九年 级组”,具体安徘如下: 1、七年级组: 参赛人数:七(1)、七(2)每班5人,七(3)--七(7)每班3人,共计25人。竞赛地点:生物实验室 2、八年级组: 参赛人数:八(1)、八(2)班每班5人,八(3)、八(4)每班 3人,共计16人。

初等数论期末复习资料

数论教案 §1整数的整除 带余除法 1 整数的整除 设a,b 是整数,且b ≠0,如果有整数q,使得a=bq,则称b 整除a,记为b|a,也称b 是a 的因数,a 是b 的倍数. 如果没有整数q,使得a=bq,则称b 不能整除a,记为b?a.例如 2|4, 4|-12, -5|15; 2?3, -3?22. 在中小学数学里,整除概念中的整数是正整数,今天讲的整除中的整数可正可负. 判断是否b|a 当a,b 的数值较大时,可借助计算器判别. 如果b 除a 的商数是整数,说明b|a;如果b 除a 的商不是整数,说明b?a. 例1判断下列各题是否b|a(1) 7|127 (2) 11|129 (3) 46|9529 (4) 29|5939 整除的简单性质 (1)如果c|b,b|a,那么c|a; (2)如果d|a,d|b,那么对任意整数m,n,都有d|ma+nb. (3)如果 12,,,n a a a L 都是m 的倍数,12,,,n q q q L 是任意整数,那么 1122n n q a q a q a +++L 是m 的倍数. (4)如果c|a,d|b,那么cd|ab 。 例如: 2|4,2|(-6),那么2|4+(-6),2|4-(-6). 2|4,3|(-6),那么2×3|4×(-6). 例2证明任意2个连续整数的乘积,一定可被2整除. 练习 证明任意3个连续整数的乘积,一定可被3整除. 2.带余除法 设a,b 是整数,且b>0,那么有唯一一对整数q,r 使得 a=bq+r,0≤r < b . (1) 这里q 称为b 除a 的商,r 称为b 除a 的余数. 例如-5=3×(-2)+1 5=3×1+2 -5=(-3)×2+1 5=(-3)×(-1)+2 15=(-5)×(-3), -24=(-2)×12. 事实上,以b 除a 的余数也可以是负的.例如 -5=3×(-1)-2=3×(-2)+1. 求b 除a 的余数,也称为模运算(取余):mod.可用计算器进行. 具体操作:输入a-按mod(取余)键-输入b-按=键得出余数.如果b 除a 的余数=0,则b|a;如果b 除a 的余数≠0,则b?a. 例3 利用计算器求余数: (1) 7除127;(2)11除-129 ;(3)46除-9529;(4)-29除5939 奇数、偶数及性质

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