数学奥林匹克高中训练题(03)

数学奥林匹克高中训练题（08）第一试一、选择题（本题满分30分；每小题5分）1．(训练题13)设000(,)P x y 为圆22(1)1x y +-=上任意一点；欲使不等式000x y c ++≥恒成立；则c 的取值范围是(B)．(A)[0,)+∞ (B)1,)+∞ (C)(1]-∞ (D)[1)+∞2．(训练题13)设有三个函数；第一个函数是定义在实数集上的单调函数记为()y f x =；它的反函数是第二个函数；而第三个函数与第二个函数的图象关于直线0x y +=对称；那么；第三个函数是(B)．(A)()y f x =- (B)()y f x =-- (C)1()y f x -=- (D)1()y f x -=--3．(训练题13),,a b c R +∈且满足,12m m m a b c m +=<<．如果以,,a b c 作为三角形的三边；那么所得的结果是(C)．(A) 不能构成三角形 (B) 可构成锐角三角形(C) 可构成钝角三角形 (D) 可构成锐角或钝角三角形4．(训练题13)若函数()f x 是定义在R 上的实函数；它既关于直线1x =对称；又关于直线3x =对称；那么函数()f x (D)．(A)不是周期函数 (B)是周期为1的函数 (C)是周期为2的函数 (D)是周期为4的函数5．(训练题13)已知三棱锥的三条侧棱两两垂直,且各侧棱与底面所成的角分别为,,αβγ．那么；sin 2sin 2sin 2αβγ++= (C)．(A) (B) (C)1 (D)6．(训练题13)数,αβ满足如下等式：3232351,355αααβββ-+=-+=；那么；αβ+的值为(B)．(A)1 (B)2 (C)3 (D)4二、填空题（本题满分30分；每小题5分）1．(训练题13)设()sin()cos()f x a x b x θϕ=+++；其中,,a b ϕ为常数；则函数()f x 的最大值是2．(训练题13)已知02πα<<；02πβ<<；且sin cos 2a αβ=；当02παβ<+<时；a 的取值范围是 102a <≤ ． 3．(训练题13)设(,)(1,2,3,4)i i i M x y i =为抛物线2(0)y ax bx c a =++≠上相异四点；当1234,,,M M M M 四点共圆时；1234x x x x +++= 2b a- ． 4．(训练题13)若点(,)P x y 横坐标x 与纵坐标y 均为整数；则P 点称为整点；设N 为正整数；如图所示的正方形R 中(包括边界)一共有整点的个数为2221N N ++．5．(训练题13)设一元三次方程310x px ++=的三根在复平面上所对应的点刚好组成一个正三角形；则p = 0 ；此正三角形面积为 S = ． 6．(训练题13)设2121,,,p q p q q p--都是整数；且1,1p q >>；则p q += 8 ． 第二试一、(训练题13)(本题满分25分)已知抛物线方程为2(0)y ax bx c a =++≠；在其内作半径为1a的1C 内切于抛物线；作2C 与1C 外切且内切于抛物线；作3C 与2C 外切且内切于抛物线；如此下去；得一列圆123,,,n C C C C ；求前n 个圆的面积之和．(2(1)(21)6S n n n a π=++)二、(训练题13)(本题满分25分)设平面上的凸n 边形123n A A A A 各边依次为123,,,,n a a a a ；其面积为n ∆．试证：22221234tan n n a a a a n π++++≥∆．等号成立时当且仅当n 边形123n A A A A 为正n 边形． 三、(训练题13)(本题满分35分)设ABC ∆的三边分别为,,a b c ；且均为整数；若满足3A B ∠=∠；试求出周长的最小值并给出证明．四、(训练题13)(本题满分35分)圆周上有1994个点；将它们染成若干种不同的颜色；且每种颜色的点数各不相同；今在每种颜色的点集中各取一个点；组成顶点颜色各不相同的圆内接多边形；为了要使这样的多边形个数最多；应将1994个点染成多少种不同的颜色？且每种颜色的点集各含有多少个点？。

数学奥林匹克高中训练题_111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）一、选择题1.给出下列两个命题：命题P ：存在函数f (x )、g (x )及区间I ，使得f (x )在I 上是增函数，g (x )在I 上也是增函数，但f(g (x ))在I 上是减函数；命题Q ：存在奇函数f (x )(x ∈A )、偶函数g (x )(x∈B )，使得函f (x )g (x )(x ∈A ∩B )是偶函数，那么，（）。

A. P 、Q 都真B. P 、Q 都假C. P 真Q 假D. Q 真P 假 2.△ABC 满足AB ⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅BC ⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =BC ⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅CA ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ 。

则△ABC 是（）。

A. 直角三角形 B. 锐角三角形 C. 钝角三角形 D. 等腰三角形 3.设曲线f (x )=acosx +bsinx 的一条对称轴为x =π5。

则曲线y =f (π10−x)的一个对称点为（）。

A. (π5,0) B. (2π5,0) C. (3π5,0) D. (4π5,0) 4.设函数f (x )满足：对任何实数x ≥0，有f (2x +1)=√x 。

则这样的函数f (x )（）。

A. 不存在B. 恰有一个C. 恰有两个D. 有无数个5.甲、乙两人做下面的游戏：有一个由两个同轴圆柱组成的有盖容器，如图，里面的实心圆柱底面半径为r ，外面的圆柱面的底面半径为3r ，容器的高为4r 。

在容器内放入6个半径为r 且质地相同的小球，其中红、黄、蓝色各2个，随意翻动容器，然后将容器直立在桌面上。

当小球全部停止后，如果有两个颜色相同的小球相邻，则甲胜，否则乙胜。

那么，甲胜的概率为（）。

A. 12B. 13C. 215D. 4156.有一种特别列车，沿途共有20个车站（包括起点与终点），因安全需要，规定在同一车站上车的旅客不能在同一车站下车。

数学奥林匹克高中训练题(3)第一试一、填空题（每小题8份，共64分）1.函数3()2731x x f x +=-+在区间[0,3]上的最小值为_____.2.在数列{}n a 中,113a =,且12[]n n n a a a +=-,则20092010a a +=_____. 3.若集合{|61,}A x x n n N ==-∈,{|83,}B x x n n N ==+∈,则A B 中小于2010的元素个数为_____. 4.若方程sin (1)cos 2n x n x n ++=+在π<<x 0上有两个不等实根,则正整数n 的最小值为_____.5.若c b a >>,0=++c b a ,且21,x x 为02=++c bx ax 的两实根,则||2221x x -的取值范围为_____.6.在四面体-O ABC 中,若点O 处的三条棱两两垂直,且长度均为3,则在该四面体的表面上与点A 距离为2的点形成的曲线长度之和为_____.7.有n 个中心在坐标原点,以坐标轴为对称轴的椭圆的准线都是1x =.若第k (1,2,,)k n = 个椭圆的离心率2k k e -=,则这n 个椭圆的长轴之和为_____.8.某校进行投篮比赛,共有64人参加.已知每个参赛者每次投篮的命中率均为34,规定只有连续命中两次才能被录取,一旦录取就停止投篮,否则一直投满4次.设ξ表示录取人数,则E ξ=_____.二、解答题（共56分）9.(16分)设抛物线22y px =(0)p >的焦点为F ,点A 在x 轴上点F 的右侧,以FA 为直径的圆与抛物线在x 轴上方交于不同的两点,M N ,求证:FM FN FA +=.10.(20分)是否存在(0,)2πθ∈,使得sin ,cos ,tan ,cot θθθθ的某一排列成等差数列?并说明理由.11.(20分)设函数32()f x ax bx cx d =+++的图像Γ上有两个极值点,P Q ,其中P 为坐标原点, (1)当点Q 的坐标为(1,2)时,求()f x 的解析式；(2)当点Q 在圆22(2)(3)1x y -+-=上时,求曲线Γ的切线斜率的最大值.加试一、(40分)设圆的内接四边形ABCD 的顶点D 在直线,,AB BC CA 上的射影分别为,,P Q R ,且ABC∠与ADC ∠的平分线交于点E ,求证:点E 在AC 上的充要条件是PR QR =.二、(40分)已知周长为1的i i i ABC ∆(1,2)i =的三条边的长分别为,,i i i a b c .设2224i i i i i i i p a b c a bc =+++,求证:121||54p p -<.PRQABCD三、(50分)是否存在互不相同的素数,,,p q r s ,使得它们的和为640,且2p qs +和2p qr +都是完全平方数？若存在,求,,,p q r s 的值；若不存在,说明理由.四、(50分)对n 个互不相等的正整数,其中任意六个数中都至少存在两个数,使得其中一个能整除另一个.求n 的最小值,使得在这n 个数中一定存在六个数,其中一个能被另外五个整除.参 考 答 案1.53-.令3xt =,[0,3]x ∈,则有3()()271f xg t t t ==-+,[1,27]t ∈,而2'()3273(3)(3)g t t t t =-=-+.故当[1,3]t ∈时,'()0g t <,()g t 单调递减,当[3,27]t ∈时,'()0g t >,()g t 单调递增.所以当3t =,()g t 取得最小值min ()(3)53g t g ==-,即当1x =时,()f x 取得最小值53-.2.2009. 由已知可得113a =,223a =,343a =.下面用数学归纳法证明:21n n a a +-=,1n n a a n ++=.显然,当1n =时,结论成立.假设当n k =时,结论成立,即是有21k k a a +-=,1k k a a k ++=.则当1n k =+时,3122222[](2[])2()([][])2[1][])1k k k k k k k k k k k k a a a a a a a a a a a a ++++++-=---=---=-+-=（. 121(1)1k k k k a a a a k ++++=++=+. 即,当1n k =+时,结论也成立.综上所述,21n n a a +-=,1n n a a n ++=总成立.故200920102009a a +=.3.84. 由题意可知,若x A ∈,则5(mod 6)x ≡ ,若x B ∈,则3(mod 8)x ≡ ,故若x A B ∈ ,则11(mod 24)x ≡ ,即若x A B ∈ ,则2411x k =+,于是可得满足题意的元素共有84个.4.4. 由已知得11sin 12cos x n x --=---,而1sin 2cos xx---表示上半个单位圆(不包括端点)上的动点(cos ,sin )P x x 与定点(2,1)Q -的斜率k ,要满足题意就要直线PQ 与上半个单位圆(不包括端点)有两个不同的交点,此时4(,1)3k ∈--,从而可得11(0,)3n ∈,故3n >,即正整数n 的最小值为4. 5.[0,3). 由0=++c b a 知方程02=++c bx ax 有一个实数根为1,不妨设11x =,则由韦达定理可知2c x a =.而c b a >>,0=++c b a ,故0,0a c ><,且a a c c >-->,则122c a -<<-,故2221()44c x a<=<,从而可得2212||[0,3)x x -∈.6.32π. 如图,点,M N 分别在棱,AB AC 上,且2AM AN ==,点,E F 分别在棱,OB OC 上,且1OE OF ==,则2AE AF ==,因此,符合题意的点形成的曲线有:①在面OBC 内,以O 为圆心,1为半径的弧EF ,其长度为2π；②在面AOB 内,以A 为圆心,2为半径的弧EM ,其长度为6π；③在面AOC 内,以A 为圆心,2为半径的弧FN ,其长度为6π；④在N MFEAC OB面ABC 内,以A 为圆心,2为半径的弧MN ,其长度为23π.所以,所求的曲线长度之和为2326632πππππ+++=. 7.122n--. 设第k 个椭圆的长半轴为k a ,焦半径为k c ,则由题意有21k ka c =,2k k k k ce a -==,从而可得2k k a -=,于是可得121222212n n n a a a ----+++=+++=- ,故长轴之和为12(12)22n n ---=-.8.1894. 由于每位参赛者被录取的概率均为331331133189444444444256p =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=,故录取人数ξ服从二项分布,即189(64,)256B ξ~,所以189189642564E ξ=⨯=. 二、9.由已知得(,0)2pF ,设点(,0)A a ,则12FA a p =-,故以FA 为直径的圆为22222()()44a p a p x y +--+=. 令1122(,),(,)M x y N x y ,则可知12,x x 是方程2222()2()44a p a p x px +--+=的两个实数根,将该方程化简得: 22(23)0x a p x ap --+=,由韦达定理得1223322a p x x a p -+==-. 故121131()()()2222FM FN x p x p a p p a p FA +=+++=-+=-=,即FM FN FA +=.10.当(0,)2πθ∈时,函数sin y x =与cos y x =的图像关于直线4x π=对称,函数tan y x =与cot y x =的图像也关于直线4x π=对称,且当4πθ=时,sin ,cos ,tan ,cot θθθθ的任一排列均不可能成等差数列.故只需考虑是否存在(0,)4πθ∈使得sin ,cos ,tan ,cot θθθθ的某一排列成等差数列即可.假设存在(0,)4πθ∈符合题意,则由sin cos tan cot θθθθ<<<可知cot tan cos sin θθθθ-=-,从而有sin cos sin cos θθθθ+=⋅,故2(sin cos )12sin cos 1sin 2θθθθθ⋅=+⋅=+.而2(sin cos )1θθ⋅<,且1sin 21θ+>,故假设不成立.即,不存在这样的θ,使得sin ,cos ,tan ,cot θθθθ的某一排列成等差数列.11.因为32()f x ax bx cx d =+++,所以'2()32f x ax bx c =++.因为图像Γ上有一个极值点P 为坐标原点,所以'(0)0f =,且(0)0f =.故0c d ==.(1)当点Q 的坐标为(1,2)时,由'(1)0f =与(1)2f =可得:320a b +=,且2a b +=.解之,得:4,6a b =-=.此时,32()46f x x x =-+.(2)∵'2()32f x ax bx =+,且由题意点Q 在圆22(2)(3)1x y -+-=上知0a <, ∴曲线Γ的切线斜率k 的最大值为'()f x 的最大值2max3b k a=-.设点Q 的坐标为(,)m n ,则有'()0f m =,且()f m n =,∴2320am bm +=,且32am bm n +=.∴32b m a =-,23n b m =. ∴2max 332b nk a m=-=⋅. ∵nm表示过原点且与圆22(2)(3)1x y -+-=有公共点的直线的斜率,而过原点且与圆22(2)(3)1x y -+-=有公共点的直线斜率的最大值为2233+. ∴2max332(23)333223b n k a m =-=⋅≤+=+. ∴曲线Γ的切线斜率的最大值为33+.加 试一、由西姆松定理知,,P Q R 三点共线.由题意易知,,,C Q D R 四点共圆,则有DCA DQR DQP ∠=∠=∠,同样有,,,A P R D 四点共圆,则有D A C D P R D P ∠=∠=∠.故DAC ∆∽DPQ ∆,同理,可得:DAB ∆∽DRQ ∆,DBC ∆∽DPR ∆,因此有:PR DB DA DP PR BA BC QR DC DQ QR BCDB BA⋅===⋅⋅. 从而PR QR =的充要条件是DA BADC BC=.又由三角形的角平分线的性质定理可得,ABC ADC ∠∠的平分线分AC 的比分别为,BA DA BC DC.故命题成立. 二、由题意知1i i i a b c ++=,且不妨设i i i a b c ≤≤,则由于三角形的三边关系可得102i i i a b c <≤≤<,于是不难得312121210(12)(12)(12)()327i i i i i i a b c a b c -+-+-<---≤=.2222222(12)(12)(12)12()4()814()812[()()]812(4)12i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ia b c a b c a b b c c a a b c a b b c c a a b c a b c a b c a b c a b c a b c p ---=-+++++-=-+++-=-+++-++-=-+++=- 从而可得131272i p ≤<,所以121||54p p -<. 三、由640p q r s +++=,且,,,p q r s 是互不相同的素数知,,,p q r s 都是奇数.设2222p qs m p qr n ⎧+=⎪⎨+= ⎪⎩ ①②, 并不妨设s r <,则m n <.由①,②可得()()()()m p m p qsn p n p qr-+=⎧⎨-+=⎩.若1m p ->,则由m p n p n p -<-<+可得m p q n p +==-,故2q m n =+,,s m p r n p =-=+,P RQ AB CD从而2s r m n q +=+=,故23640p q r s p q q p q +++=++=+=.又由于23s m p q p =-=-≥,故可得90p ≤,逐一令p 为不大于90的素数加以验证便知此时无解.若1m p -=,则21qs m p p =+=+,故12qs p -=.而q m p n p <+<+,故,2q n p r n p p q =-=+=+. 故3(1)3226402qs p q r s p q s q s -+++=++=++=,即是有(32)(34)385771929q s ++==⨯⨯,于是得3419,32729s q +=+=⨯,故5,67s q ==,从而167,401p r ==.综上可得167,67,401,5p q r s ====或167,67,5,401p q r s ====.四、所求的最小正整数26n =.我们分两步来证明,第一步说明25n ≤不行,第二步说明26n =是可以的.首先说明当25n ≤时是不行的.我们构造如下的25个正整数:543215432154321543215432122222;33333;55555;7,7777;1111111111,,,,,,,,,,,,,,,,,,,①②③④⑤.如上,我们把这25个正整数分成5组,则任意选取六个数都一定会有两个数在同一组,显然在同一组中的这两个数中的一个能整除另一个；另一方面,由于每一组数只有5个,因此所选的六个数必然至少选自两组数,即是说在所选的六个数中不存在其中一个能被另五个整除的数.所以,当25n =时是不行的.对于25n <,也可类似地证明.其次说明当26n =时是可以的.我们首先定义“好数组”.如果一数组中的数都在所给定的26个正整数中,其中最大的一个记为a ,除a 外的25个数中没有a 的倍数,且这25个数中所有a 的约数都在这组数中,那么我们称这个数组为“好数组”.(一个“好数组”中的数可以只有一个).现证这样的“好数组”至多有五个.否则,必存在六个“好数组”,我们考虑这六个“好数组”中的最大数,分别记为,,,,,a b c d e f ,由题知六个数,,,,,a b c d e f 中必然存在一个能整除另一个,不妨记为|b a ,即是说a 的约数b 不在a 所在的“好数组”中,这与“好数组”的定义不符,故“好数组”至多有五个.由于“好数组”至多有五个,而所给的正整数有26个,因此至少存在一个“好数组”中有六个数,考虑这个“好数组”中的最大数,由“好数组”的定义知这个数组中至少另有五个数都能整除该数. 综上可得,所求的最小正整数26n =.。

暨2023年全国高中数学联合竞赛一试试题（模拟4）一、填空题：本大题共8小题，每小题8分，满分64分．1．已知11sin(),cos sin 36αβαβ-==，则cos(22)αβ+的值为．2．等比数列{}n a 的前n 项和为n S ，若246215,S S S ==-，则8S =．3．从圆内接正八边形的8个顶点中任取3个顶点构成三角形，则所得的三角形是直角三角形的概率是．4．已知定义域为R 的偶函数()f x 满足(2)()f x f x +=-，若20231()1k f k ==-∑，则(0)f 的值为．5．已知z 为复数，且关于x 的方程243i 0x zx +++=有实数解，则z 的最小值为．6．在平面直角坐标系中，直线l 与双曲线2222:1(0,0)x y a b a bΓ-=>>的左右两支交于,A B 两点，与Γ的渐近线交于,C D 两点，且,,,A C D B 在l 上顺次排列．若OA OB ⊥，,,AC CD DB 成等差数列，则Γ的离心率的取值范围是．7．已知在四棱锥P ABCD -中，60APB BPC CPD DPA ∠=∠=∠=∠=︒,,APC BPD PB PD ∠=∠=．若该四棱锥存在半径为1的内切球，且PA =PC 的长为．8．令实数集123456}{,,,,,S a a a a a a =，定义函数:f S S ®，使得234561())()()(()())())()()((()f f a f f a f f a f f a f f a f f a =====，则满足条件的f 的个数为．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）设实数,,x y z 满足0,,1x y z <<，求S的最小值，其中S =．10.（本题满分20分）已知函数3()22f x x x =-，若正实数a 使得存在三个两两不同的实数,,b c d ，满足(,()),(,()),(,()),(,())a f a b f b c f c d f d 恰好为一个矩形的四个顶点，求a 的取值范围．11.（本题满分20分）在平面直角坐标系xOy 中，拋物线2:4C y x =的焦点为F ，过点F 的直线交C 于,A B 两点（其中点A 在第一象限），过点A 作C 的切线交x 轴于点P ，直线PB 交C 于另一点Q ，直线QA 交x 轴于点T ．(1)证明：AF AT BF QT ×=×；(2)记,,AOP AFT BQT D D D 的面积分别为123,,S S S ，当点A 的横坐标大于2时，求321S S S -的最小值．暨2023年全国高中数学联合竞赛一试（模拟4）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，不得增加其他中间档次．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，不得增加其他中间档次．一、填空题：本大题共8小题，每小题8分，满分64分．1．已知11sin(),cos sin 36αβαβ-==，则cos(22)αβ+的值为．．角形是直角三角形的概率是．4．已知定义域为R 的偶函数()f x 满足(2)()f x f x +=-，若1()1k f k ==-∑，则(0)f 的值为．答案：1．解：因为()()2f x f x +=-，所以()()()42f x f x f x +=-+=，所以()f x 的周期为4，所以()()20f f =-，()()31f f =-，()()()420=-=f f f ，即()()()()()()()()123410100+++=--+=f f f f f f f f ．若20231()1k f k ==-∑，则()()()()()123420231+++++=- f f f f f ，即()()()()()()()50512341231f f f f f f f ⎡⎤⨯++++++=-⎣⎦，可得()()()()()()1231011++=--=-f f f f f f ，所以()01f =．5．已知z 为复数，且关于x 的方程243i 0x zx +++=有实数解，则z 的最小值为．6．在平面直角坐标系中，直线l 与双曲线22:1(0,0)a b a bΓ-=>>的左右两支交于,A B 两点，与Γ的渐近线交于,C D 两点，且,,,A C D B 在l 上顺次排列．若OA OB ⊥，,,AC CD DB 成等差数列，则Γ的离心率的取值范围是．60APB BPC CPD DPA ∠=∠=∠=∠=︒,,APC BPD PB PD ∠=∠=．⎫⎪⎭123456234561())()()(()())())()()((()f f a f f a f f a f f a f f a f f a =====，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）设实数,,x y z 满足0,,1x y z <<，求的最小值．10．（本题满分20分）已知函数3()22f x x x =-，若正实数a 使得存在三个两两不同的实数,,b c d ，满足(,()),(,()),(,()),(,())a f a b f b c f c d f d 恰好为一个矩形的四个顶点，求a 的取值范围．解：已知3()22f x x x =-，若正实数a 使得存在三个两两不同的实数b ，c ，d ，满足(,())a f a ，(,())b f b ，(,())c f c ，(,())d f d 恰好为一个矩形的四个顶点，因为3()22f x x x =-是奇函数，所以若存在一个矩形，则矩形的中心在原点，则…………12分…………16分为F ，过F 的直线交C 于,A B 两点（其中点A 在第一象限），过点A 作C 的切线交x 轴于点P ，直线PB 交C 于另一点Q ，直线QA 交x 轴于点T ．(1)证明：AF AT BF QT ×=×；(2)记,,AOP AFT BQT D D D 的面积分别为123,,S S S ，当点A 的横坐标大于2时，求321S S S -的最小值．。

高中数学联赛难度几何题100道第一题：学习证明角平分 (4)第二题：学习证明四点共圆 (5)第三题：学习证明角的倍数关系 (6)第四题：证明线与圆相切 (7)第五题：证明垂直 (8)第六题：证明线段相等 (9)第七题：证明线段为比例中项 (10)第八题：证明垂直 (11)第九题：证明线段相等 (12)第十题：证明角平分 (13)第十一题：证明垂直 (14)第十二题：证明线段相等 (15)第十三题：证明角相等 (16)第十四题：证明中点 (17)第十五题：证明线段的二次等式 (18)第十六题：证明角平分 (19)第十七题：证明中点 (20)第十八题：证明角相等 (21)第十九题：证明中点 (22)第二十题：证明线段相等 (23)第二十一题：证明垂直 (24)第二十二题：证明角相等 (25)第二十三题：证明四点共圆 (26)第二十四题：证明两圆相切 (27)第二十五题：证明线段相等 (28)第二十六题：证明四条线段相等 (29)第二十七题：证明线段比例等式 (30)第二十八题：证明角的倍数关系 (31)第二十九题：证明三线共点 (32)第三十题：证明平行 (33)第三十一题：证明线段相等 (34)第三十二题：证明四点共圆 (35)第三十三题：证明三角形相似 (36)第三十四题：证明角相等 (37)第三十五题：证明内心 (38)第三十六题：证明角平分 (39)第三十七题：证明垂直 (40)第三十八题：证明面积等式 (41)第三十九题：证明角平分 (42)第四十题：证明角相等 (43)第四十二题：证明中点 (45)第四十三题：证明角相等 (46)第四十四题：证明垂直 (47)第四十五题：证明角相等 (48)第四十六题：证明垂直 (49)第四十七题：证明四点共圆 (50)第四十八题：证明四点共圆 (51)第四十九题：证明四点共圆 (52)第五十题：证明角平分 (53)第五十一题：证明线段相等 (54)第五十二题：证明两圆外切 (55)第五十三题：证明垂直 (56)第五十四题：证明垂直 (57)第五十五题：证明垂直 (58)第五十六题：证明垂直 (59)第五十七题：证中点 (60)第五十八题：证明角相等 (61)第五十九题：证明角相等 (62)第六十题：证明四点共圆 (63)第六十一题：证明四点共圆 (64)第六十二题：证明四点共圆 (65)第六十三题：证明角相等 (66)第六十四题：证明角的倍数关系 (67)第六十五题：证明中点 (68)第六十六题：伪旁切圆 (69)第六十七题：证明垂直 (70)第六十八题：证明平行 (71)第六十九题：证明圆心在某线上 (72)第七十题：证明三线共点 (73)第七十一题：证明垂直 (74)第七十二题：证明垂直 (75)第七十三题：证明中点 (76)第七十四题：证明垂直 (77)第七十五题：证明垂直 (78)第七十六题：证明三线共点 (79)第七十七题：证明平行 (80)第七十八题：证明平行 (81)第七十九题：证明三线共点、证明垂直 (82)第八十题：证明三点共线（牛顿定理） (83)第八十一题：证明角平分 (84)第八十二题：证明角相等 (85)第八十三题：证明三点共线 (86)第八十四题：证明四圆共点 (87)第八十六题：证明线段相等 (89)第八十七题：证明角相等 (90)第八十八题：证明线段相等 (91)第八十九题：证明线段相等 (92)第九十题：证明线段相等 (93)第九十一题：证明中点 (94)第九十二题：证明四点共圆 (95)第九十三题：证明西姆松定理及逆定理 (96)第九十四题：证明线段的和差关系等式 (97)第九十五题：证明角相等 (98)第九十六题：证明托勒密定理及逆定理 (99)第九十七题：证明线段的和差关系等式 (100)第九十八题：证明角相等 (101)第九十九题：证明四点共圆 (102)第一百题：证明两三角形共内心 (103)第一题：证明角平分已知PE 、PF 是⊙O 的切线，A 、B 是一组对径点，PB 交⊙O 于另一点C ，直线AF 、BE 交于D 点。

第二章代数第三节不等式B3－001 北京、上海同时制成电子计算机若干台，除本地应用外，北京可支援外地10台，上海可支援外地4台．现在决定给重庆8台，汉口6台，若每台计算机运费如右表所示（单位：百元），又上海、北京当时制造的机器完全相同．问应怎样调运，才能使总的运费最省？【题说】1960年上海市赛高一复赛题6．【解】设北京调给重庆x台，上海调给重庆y台，则0≤x≤10，0≤y≤4x+y=8总运费为8x+4（10－x）+5y+3（4－y）=4x+2y+52=84－2y当y=4时，总运费最小，此时，x=4，10－x=6，4－y=0．答：北京调给重庆4台，调给汉口6台，上海调给重庆4台，这样总运费最省．B3－002 x取什么值时，不等式成立？【题说】第二届（1960年）国际数学奥林匹克题2．本题由匈牙利提供．将原不等式化简得 x2（8x－45）＜0，因此，原不等式的解为B3－003甲队有2m个人，乙队有3m个人，现自甲队抽出（14－m）人，乙队抽出（5m－11）人，参加游戏，问甲、乙队各有多少人？参加游戏的人有几种选法？【题说】1962年上海市赛高三决赛题4．【解】抽出的人数必须满足解得m=5．故甲队有2m=10人，乙队有3m=15人，甲队抽出14－m=9（人）．乙队抽出5m－11=14（人），从而参加游戏的人共有选法．B3－004 求出所有满足不等式的实数．【题说】第四届（1962年）国际数学奥林匹克题2．本题由匈牙利提供．B3－007 设a1，a2，…，a n为n个正数，且设q为一已知实数，使得0＜q＜1．求n个数b1，b2，…，b n使1．a k＜b k， k=1，2，…，n．【题说】第十五届（1973年）国际数学奥林匹克题6．本题由瑞典提供．【解】设b k=a1q k-1+a2q k-2+…+a k-1q+a k+a k+1q+…+a n q n-k（k=1，2，…，n）．1．显然b k＞a k对k=1，2，…，n成立．2．比较b k+1=q k a1+q k-1a2+…+qa k+a k+1+…+q n-k-1a n与qb k=q k a1+…+q2a k-1+qa k+q2a k+1+…+q n-k+1a n，qb k的前面k项与bk+1的前面k项相等，其余的项小于b k+1的相应项（因为q＜1）．因此b k+1＞qb k．因此，b1，b2，…，b n满足题目的要求．B3－008求满足条件：x≥1，y≥1，z≥1，xyz=10，x lgx y lgy z lgz≥10的x、y、z的值．【题说】1979年黑龙江省赛二试题3．【解】设lgx=u，lgy=v，lgz=w，则原题条件就变为：u≥0，v≥0，w≥0 （1）u+v+w=1（2）u2+v2+w2≥1（3）（2）平方得 u2+v2+w2+2（uv+vw+wu）=1 （4）（4）－（3）得 uv+vw+wu≤0由（1）得 uv=vw=wu=0（5）由（2）及（5）得：因此满足题意的解为：B3－009长方形的一边长为1cm已知它被两条相互垂直的直线分成四个小长方形，其中三个的面积不小于1cm2，第四个的面积不小于2cm2．问原长方形另一边至少要多长？【题说】第十七届（1983年）全苏数学奥林匹克九年级题6．【解】设小长方形的边长如图所示，则我们要求c+d的最小值，由题设c+d=（a+b）·（c+d）=ac+bd+ad+bcB3－010 m个互不相同的正偶数与n个互不相同的正奇数的总和为1987，对于所有的这样的m与n，问3m+4n的最大值是多少？请证明你的结论．【题说】第二届（1987年）全国冬令营赛题6．【解】1987≥2+4+6+2m+1+3+…+（2n－1）=m（m+1）+n2因此，由柯西不等式于是221为3m+4n的上界，当m=27，n=35时，3m+4n取得最大值221．B3－011 求最大的正整数n，使不等式只对一个整数k成立．【题说】第五届（1987年）美国数学邀请赛题8．【解】原式等价于取n=112，则k只能取唯一的整数值97．另一方面，在n＞112时，因此满足要求的n=112．B3－012 非负数a和d，正数b和c满足条件b+c≥a+d，这时【题说】第二十二届（1988年）全苏数学奥林匹克九年级题7．【证】不妨设a+b≥c+dc≤c+dB3－013 设a1、a2、…、a n是给定不全为0的实数，r1、r2、…、r n是实数，如果不等式r1（x1－a1）+r2（x2－a2）+…+r n（x n－a n）对任何实数x1、x2、…、x n成立，求，r1、r2、…、r n的值．【题说】第三届（1988年）全国冬令营赛题1．【解】取x i=a i，i=2，3，…，n代入原不等式，得当x1＞a1时，由上式得当x1＜a1时，上述不等式反号．令x1分别从大于a1与小于a1的方向趋于a1，得到B3－014 对于i=1，2，…，n，有|x i|＜1 ，又设|x1|+|x2|+…+|x n|=19+|x1+…+x n|．那么整数n的最小值是多少？【题说】第六届（1988年）美国数学邀请赛题4．另一方面，令x1=x2=…=x10=0.95，x11=x12=…=x20=－0.95，则有故n=20即为所求最小值．B3－015 设m、n为正整数，证明存在与m、n无关的常数a【题说】1989年瑞典数学奥林匹克题5．【解】 a max=3因为 m2≡0，1，2，4（mod7）所以 7n2－m2≡－m2≡0，6，5，3（mod7）a=3maxB3－016 设x、y、z＞0且x+y+z=1．求1/x+4/y+9/z的最小值．【题说】1990年日本第一轮选拔赛题10．【解】 1/x+4/y+9/z=（x+y+z）（1/x+4/y+9/z）B3－017 设n为自然数，对任意实数x、y、z，恒有（x2+y2+z2）2≤n（x4+y4+z4）成立，求n的最小值．【题说】1990年全国联赛一试题2（3）．原题为填空题．【解】（x2+y2+z2）2=x4+y4+z4+2x2y2+2y2z2+2z2x2≤x4+y4+z4+（x4+y4）+（y4+z4）+（z4+x4）=3（x4+y4+z4）当x=y=z＞0时，原不等式化为9x4≤3nx4，故n≥3．所以，n的最小值是3．B3－019 a、b、c是一个任意三角形的三边长，证明：a2（b+c－a）+b2（c+a－b）+c2（a+b－c）≤3abc．【题说】第六届（1964年）国际数学奥林匹克题2．本题由匈牙利提供．【证】不妨设a≤b≤c．3abc-a2（b+c-a）-b2（c+a－b）-c2（a+b-c）=a（a-b）（a-c）+b（b-c）（b-a）+c（c-a）（c-b）≥b（b-c）（b-a）+c（c-a）（c-b）≥c（c-b）[（c-a）（b-a）]=c（c-b）2≥0 B3－020 怎样的整数a，b，c满足不等式 a2+b2+c2+3＜ab+3b+2c？【题说】1965年匈牙利数学奥林匹克题1．【解】对于整数a、b、c，所要解的不等式等价于a2+b2+c2+4≤ab+3b+2c这个不等式可以变成由此可知，原不等式只可能有唯一的一组解a=1，b=2，c=1．B3－021有限数a1，a2，…，a n（n≥3）满足关系式a1=a n=0，a k-1+a k+1≥2a k（k=2，3，…，n－1），证明：数a1，a2，…，a n中没有正数．【题说】1966年～1967年波兰数学奥林匹克二试题1．【证】设a1，a2，…，a n中，a r最大，s是满足等式a s=a r的最小下标．若n＞s＞1，则a s-1；＜a s，a s+1≤a s，从而a s-1+a s+1＜2a s，与已知条件a s-1+a s+1≥2a s矛盾．故只有s=1或s=n，于是a r=0，数a1，a2，…，a n中没有正数，B3－022设a、b、c、d是正数，证明不等式a+b＜c+d（1）（a+b）（c+d）＜ab+cd （2）（a+b）cd＜ab（c+d）（3）中至少有一个不正确．【题说】第三届（1969年）全苏数学奥林匹克九年级题1．【证】假定（1）、（2）、（3）都正确．则（a+b）2（c+d）＜（a+b）（ab+cd）＜ab（a+b）+ab（c+d）＜2ab（c+d）从而（a+b）2＜2ab，矛盾．B3－023 证明：任何正数a1，a2，…，a n满足不等式【题说】第三届（1969年）全苏数学奥林匹克十年级题6．原不等式左端的和大于故原不等式得证．【注】可以考虑更强的不等式（1954年美国数学家夏皮罗提出的猜测）对n≤12上式成立．对偶数n≥14与奇数n ≥27不成立．B3－024证明：对所有满足条件x1＞0，x2＞0，x1y1－成立，并求出等号成立的充要条件．【题说】第十一届（1969年）国际数学奥林匹克题6．本题由原苏联提供．所以当且仅当x1=x2，y1=y2，z1=z2时，等号成立．B3－025 设a、b、n都是自然数，且a＞1，b＞1，n＞1，A n-1和A n 是a进制数系中的数，B n-1和B n是b进制数系中的数．A n-1、A n、B n-1和B n呈如下形式：A n-1=x n-1x n-2…x0，A n=x n x n-1…x0（a进制的位置表示法）；B n-1=x n-1x n-2…x0，B n=x n x n-1…x0（b进制的位置表示法）．其中x n≠0，x n-1≠0．证明：当a＞b时，有【题说】第十二届（1970年）国际数学奥林匹克题2．本题由罗马尼亚提供．【证】由于a＞b，故A n B n-1－A n-1B n=（x n a n-1+A n-1）B n-1－（x n b n-1+B n-1）A n-1=x n[x n-1（a n-1b n-2－a n-2b n-1）+…+x0（a n-1－b n-1）]＞0B3－026 （n＞2）是自然数，证明下述论断仅对n=3和n=5成立：对任意实数a1，a2，…，a n都有（a1－a2）·（a1－a3）…（a1－a n）+（a2－a1）·（a2－a3）…（a2－a n）+…+（a n－a1）·（a n－a2）…（a n－a n-1）≥0【题说】第十三届（1971年）国际数学奥林匹克题1．本题由匈牙利提供．1979年湖南省赛二试题4．【证】不妨设a1≤a2≤a3≤…≤a n．若n为偶数，令a1＜a2=a3=…=a n，则左边小于0，因而不等式不成立；若n=3，则左边前两项的和为（a1－a2）2≥0第三项不小于0，故不等式成立；若n=5，则同样可知左边前两项的和不小于0，末两项的和也不小于0，第三项不小于0，因此左边总不小于0，不等式成立；若n≥7，令a1=a2=a3＜a4＜a5=a6=…=a n则左边只有一个非零项（a4－a1）（a4－a2）…（a4－a n）＜0故不等式不成立．B3－027 A=（a ij）是一个元素为非负整数的矩阵，其中i、j=1，2，…，n．该矩阵有如下性质：如果某一a ij=0，那么对i和j有a i1+a i2+…+a in+a1j+a2j+…+a nj≥n证明：这个矩阵所有元素的和不小于0.5n2．【题说】第十三届（1971年）国际数学奥林匹克题6．本题由瑞典提供．【证】交换A的两行或两列不改变题设的A的性质（因为行和与列和均不变、只是交换了位置），因此我们可以先通过交换两行或两列的变换，使得有尽可能大的k满足a11=a22=…=a kk=0．此时对于i，j＞k有a ij≠0．对于i≤k，j＞k，若a ij=0，则a ji≠0，因若不然，交换i，j行，就会使a11=a22=…=a kk=a jj=0，与k的极大性矛盾．因而对于j＞k，仍有a j1+…+a jn+a1j+…+a nj≥nB3－028求出所有能使不等式组成立的所有解（x1，x2，x3，x4，x5），其中x1，x2，x3，x4，x5都是正实数．【题说】第十四届（1972年）国际数学奥林匹克题4．本题由荷兰提供．【解】为方便起见，令x5+i=x i，则可以把原不等式组简写为将它们加起来得=x5=x2=x4．反之，如果x i都相等，原不等式组当然成立．B3－029 证明：对于正数a、b、c，下述不等式成立：a3+b3+c3+3abc≥ab（a+b）+bc（b+c）+ac（a+c）（1）【题说】第九届（1975年）全苏数学奥林匹克十年级题2．【证】不失一般性，可假定a≥b≥c．那末c（a－c）（b－c）≥0，（a－b）2（a+b-c）≥0从而 c3+abc≥ac2+bc2 （2）a3+b3+2abc≥ab（a+b）+a2c+b2c （3）（2）、（3）两式相加即得（1）式．B3－030已知a1，a2，…，a n为任何两两各不相同的正整数，求证对任何正整数n，下列不等式成立；【题说】第二十届（1978年）国际数学奥林匹克题5．本题由法国提供．【证】由柯西不等式【别证】利用排序不等式．B3－031 已知0≤a1，0≤a2，0≤a3，a1+a2+a3=1，0＜λ1＜λ2＜λ3．求证：下面不等式成立【题说】1979年北京市赛二试题5．本题是康托洛维奇不等式的特例．【证】对任意正实数x，B3－032设a、b、c为正实数，证明【题说】第三届（1974年）美国数学奥林匹克题2．注意：这是一个对称不等式．【证】不失一般性，可以假定a≥b≥c＞0．原不等式即a2a-b-c·b2b-a-c·c2c-a-b≥1 （1）由2a－b－c＞0，得a2a-b-c·b2b-a-c≥b2a-b-c·b2b-a-c=b a+b-2ca=b=c时，等号成立．【别证】可以利用等式然后证明右端括号为正．B3－033 设x i、y i是实数（i=1，…，n）．且x1≥x2≥…≥x n；y1≥y2≥…≥y n；z1、z2、…、z n是y1、y2、…、y n的任一个排列，证明【题说】第十七届（1975年）国际数学奥林匹克题1．本题由捷克斯洛伐克提供．【证】由排序不等式所以原式成立．B3－034有n个数a1，a2，…，a n．假设C=（a1－b1）2+（a2－b2）2+…+（a n－b n）2D=（a1－b n）2+（a2－b n）2+…+（a n－b n）2证明：C≤D≤2C．【题说】第十三届（1978年）全苏数学奥林匹克十年级题10．【证】设f（x）=（x－a1）2+（x－a2）2+…+（x－a n）2则 f（x）=n（x－b n）2+f（b n）（1）现在用归纳法来证明不等式C≤D≤2C．当n=1时，C=D，故有C≤D≤2C．假设当n时，不等式成立，往a1，a2，…，a n中添一个数a n+1，此时C 增加了（a n+1－b n+1）2，而D增加了（a n+1－b n+1）2+f（b n+1）－f（b n）．在（1）式中，令x=bn+1，得这样，D增加的值（a n+1－b n+1）2+f（b n+1）－f（b n）在（a n+1－b n+1）2与2（a n+1－b n+1）2之间，从而，对于n+1时，也有C≤D≤2C所以，对一切n，都有C≤D≤2CB3－035 a、b、c、d、e为整数，满足1≤a＜b＜c＜d＜e其中[m，n]为m、n的最小公倍数．【题说】第十一届（1979年）加拿大数学奥林匹克题3．【证】更一般地，可以证明：对于n个整数a1，a2，…，a n，满足1≤a1＜a2＜…＜a n 时，有n=2时，（1）显然成立．假设n=k－1时（1）成立，考虑n=k的情况：若a k＞2k，则若a k≤2k，则其中（m，n）为m、n的最大公约数，从而B3－036 S为正奇数集{a i}，i=1，2，…，n．没有两个差|a i－a j|相等，1≤i＜j ≤n．求证：【题说】1979年英国数学奥林匹克题3．【证】不妨设a1＜a2＜…＜a n，r为整数且2≤r≤n．对于1≤所以， a r≥a1+r（r－1）≥1+r（r－1）r=1时，上式也成立，故B3－037对于n为一正整数，以p（n）表示将n表为一个或较多个正整数的和的方法数，例如p（4）=5，因为有5个不同的和，即1+1+1+1，1+1+21+3，2+2，4证明：当n＞1时，p（n+1）－2p（n）+p（n－1）≥0【题说】1979年英国数学奥林匹克题5．【证】将n的p（n）个不同的表达式各加上1，得到p（n）个n+1的不同表达式，每一个都包含加数1．而且，n+1的每一个含有加数1的表达式，都可由这方法得到．因此将n+1表为大于1的整数的和的方法数q（n+1）=p（n+1）－p（n）同样将n+1表为大于2的整数的和的方法数即q（n+1）－q（n）．显然q（n+1）－q（n）≥0因此p（n+1）－2p（n）+p（n－1）≥0B3－038若0≤a，b，c≤1，证明：【题说】第九届（1980年）美国数学奥林匹克题5．结论可以推广到n个数的情形．【证】令因为（1－b）（1－c）（1+b+c）≤（1－b）（1－c）（1+b）（1+c）=（1－b2）（1－c2）≤1（当a、b、c轮换时均成立）因此δ≥0．B3－039 若x为正实数，n为正整数．证明：其中[t]表示不超过t的最大整数．【题说】第十届（1981年）美国数学奥林匹克题5．【证】用数学归纳法．当n=1，2时，（1）显然成立．假设（1）对n≤k－1均成立．kx k=kx k-1+[kx]=（k－1）x k-1+x k-1+[kx] （2）（k-1）x k-1=（k-2）x k-2+x k-2+[（k-1）x] （3）…2x2=x1+x1+[2x]（k）将（2）至（k）式相加，得kx k=x k-1+x k-2+…+x1+x1+[kx]+[（k－1）x]+…+[2x]因此，由归纳假定，kx k≤[kx]+2（[（k－1）x]+[（k－2）x]+…+[x]）但是[（k－m）x]+[mx]≤[（k－m）x+mx]（m＜k），所以kx k≤[kx]+（[（k－1）x）]+[x]）+…+（[x]+[（k－1）x]）≤k[kx]即x k≤[kx]．此即所欲证之（1）式．B3－041 设a、b、c是三角形的边长，证明：a2b（a－b）+b2c（b －c）+c2a（c－a）≥0，并说明等号何时成立．【题说】第二十四届（1983年）国际数学奥林匹克题6．本题由美国提供．【证】设a是最大边，原式左边=a（b－c）2（b+c－a）+b（a－b）（a－c）（a+b－c）显然上式是非负的，从而原式成立，当且仅当a=b=c，即这三角形为正三角形时等号成立．B3－043 设x1，x2，…，x n都是正整，求证：【题说】1984年全国联赛二试题5．本题可用柯西不等式、数学归纳法等多种方法证明．将以上各式相加，即得所要证的不等式．B3－044设P（x）=a0+a1x+…+a k x k为整系数多项式，其中奇系数的个数由W（P）来表示，设Q i（x）=（1+x）i，i=0，1，…，n．如果i1，i2，…，i n是整数，且0≤i1＜i2＜…＜i n，证明：【题说】第二十六届（1985年）国际数学奥林匹克题3．本题由荷兰提供．当i n=1时，命题显然成立．设i n＞1并且命题在i n换为较小的数时成立．令k=2m＜i n＜2m+1，（1）i1＜k．设i r＜k，i r+1＞k，Q=R+（1+x）k S，其中的次数均小于K，由（1）（1+x）k≡1+x k（mod2），故W（Q）=W（R+S+x k S）=W（R+S）+W（S）≥W（R）的次数均小于K．W（Q）=W（S+x k S）=2W（S）≥2W（R）=W（R+x k R）=W（（1+x k）R）045 证明：对于任意的正数a1，a2，…，a n不等式成立．【题说】第二十届（1986年）全苏数学奥林匹克十年级题2．【证】不妨设a1≤a2≤…≤a n．因为当2≤k≤（n+1）/2时【注】原不等式可加强为B3－046 正数a，b，c，A，B，C满足条件a+A=b+B=c+C=k证明： aB+bC+cA ＜k2【题说】第二十一届（1987年）全苏数学奥林匹克八年级题5．【证】由题设k3=（a+A）（b+B）（c+C）=abc+ABC+aB（c+C）+bC（a+A）+cA（b+B）=abc+ABC+k（aB+bC+cA）＞k（aB+bC+cA）即 aB+bC+cA＜k2B3－048证明：对于任意的正整数n，不等式（2n+1）n≥（2n）n+（2n－1）n 成立．【题说】第二十一届（1987年）全苏数学奥林匹克十年级题8．【证】只须证明由恒等式所以（1）式成立．B3－049已知a、b为正实数，且1/a+1/b=1．试证：对每一个n∈N，有（a+b）n －a n－b n≥22n－2n+1【题说】1988年全国联赛一试题5．【证】用数学归纳法证．（1）当n=1时，左边=0=右边，命题成立．（2）假设n=k时，不等式成立，即（a+b）k-a k-b k≥22k-2k+1当n=k+1时，左边=（a+b）k+1-a k+l-b k+1=（a+b）[（a+b）k-a k-b k]+a k b+ab k从而有≥2·2k+1=2k+2所以，左边≥4（22k-2k+1）+2k+2=22（k+1）-2k+2=右边由（1）及（2），对一切n∈N，不等式成立．B3-050已知a5-a3+a=2．证明：3＜a6＜4．【题说】第十四届（1988年）全俄数学奥林匹克八年级题3．【证】由a5-a3+a=2，变形为（1）a[（a2-1）2+a2]=2（2）由（2）知 a＞0且a≠1（1）÷a得 a4-a2+1=2/a （3）（1）×a得 a6-a4+a2＝2a （4）（3）+（4）得 a6+1=2（a+1/a）＞4 （5）又由（1）知 2=（a5+a）-a3＞2a3-a3=a3故 a3＜2（6）由（5）和（6）得3＜a6＜4．B3-051已知a、b、c、d是任意正数，求证：【题说】1989年四川省赛二试题1．由平均值不等式，（2）≤2ab+2ac+2ad+2bc+2bd+2cd+2a2+c2+b2+d2＝（a+b+c+d）（3）（2）÷（3）即得结论．B3-052已知x i∈R（i=1，2，…，n，n≥2），满足【题说】1989年全国联赛二试题2．因为 A/n≤a≤A，B≤b≤B/nB3-053已知a1，a2，…，a n是n个正数，满足a1·a2…a n=1，求证（2+a1）（2+a2）…（2+an）≥3n【题说】1989年全国联赛一试题3．B3-054对于任何实数x1，x2，x3，如果x1+x2+x3=0，那么x1x2+x2x3+x3x1≤0，请证明之．又对于什么样的n（n≥4），如果x1+x2+…+x n=0，那么x1x2+x2x3+…+x n-1x n+x n x1≤0？【题说】1989年瑞典数学奥林匹克题3．【证】如果x1+x2+x3=0，则有当n=4时，若x1+x2+x3+x4=0，则即n=4时，命题成立．当n≥5时，令x1=x2=1，x4=-2，x3=x5=x6=…=x n=0，则x1+x2+x3+x4+…+x n=0而 x1x2+x2x3+x3x4+…+x n-1x n+x n x1=l＞0 所以n≥5时，命题不成立．B3-055证明：对于任意的x、y、z∈（0，1），不等式x（1-y）+y（1-z）+z （1-x）＜1成立．【题说】第十五届（1989年）全俄数学奥林匹克九年级题6．【证】设f（x）=（1-y-z）x+y（1-z）+z，它是x的一次函数，因此关于x是单调的．因为f（0）=y-yz+z=（y-1）（1-z）+1＜1f（1）=1-yz＜1所以当x∈（0，1）时，f（x）的最大值小于1，即x（1-y）+y（1-z）+z（1-x）＜1B3-056证明：若a、b、c为三角形三边的长，且a+b+c=1，则【题说】第二十三届（1989年）全苏数学奥林匹克九年级题2．1990年意大利数学奥林匹克题4．所以B3-057已知二次函数f（x）=ax2+bx+c，当-1≤x≤1时，有-1≤f（x）≤1求证：当-2≤x≤2时，有-7≤f（x）≤7．【题说】1990年南昌市赛二试题1【证】由已知 -1≤f（1）=a+b+c≤1 （1）-1≤f（0）=c≤1（2）-1≤f（-1）=a-b+c≤1 （3）（1）+（3）得 -1≤a+c≤1 （4）由（4）、（2）得 -2≤a≤2从而 |4a±2b+c|=|2（a±b+c）+2a-c| ≤2|a±b+c|+2|a|+|c|≤7即 |f（±2）|≤7|f（x）|≤7所以，当|x|≤2时B3-058证明：对于和为1的正数a1，a2，…，a n，不等式成立．【题说】第二十四届（1990年）全苏数学奥林匹克十年级题2．当a1=a2=…=a n=时，上式取等号．B3-059设a、b、c、d是满足ab+bc+cd+da=1的非负数．试证：【题说】第三十一届（1990年）IMO预选题88．本题由泰国提供．【证】设则由柯西不等式熟知所以B3-060设a1≤a2≤…≤a7≤a8是8个给定的实数，且x=（a1+a2+…+a7+a8）/8；【题说】1991年中国国家教委数学试验班招生数学题3．【证】≥0并且由柯西不等式，y≥x2，所以B3-061已知0＜a＜1，x2+y=0，求证：【题说】1991年全国联赛一试题5．B3-063已知a1，a2，…，a n＞1（n≥2），且|a k+1-a k|＜1，k=1，2，…，n-1．证明： a1/a2+a2/a3+…+a n-1/a n+a n/a1＜2n-1【题说】第十七届（1991年）全俄数学奥林匹克九年级题8．【证】若a k≤a k+1（k=1，2，…，n-1），则a k/a k+1≤1，故a1/a2+a2/a3+…+a n-1/a n+a n/a1＜（n-1）+na1/a1=2n-1（n≥2）若有a k＞a k+1，则由|a k+1-a k|＜1知a k/a k+1＜1+1/a k+1＜2设有p个k值使a k≤a k+1，（n-1-p）个k值使a k＞a k+1，则a1/a2+a2/a3+…+a n-1/a n≤p+2（n-1-p）同时 a n/a1=[（a n-a n-1）+…+（a2-a1）+a1]/a1＜p+1因此 a1/a2+a2/a3+…+a n-1/a n+a n/a1＜p+2（n-1-p）+p+1=2n-1B3-064令其中m，n∈N，证明a m+a n≥m m+n n【题说】第二十届（1991年）美国数学奥林匹克题4．【证】不妨设m≥n，则故n≤a≤m，而有m m-a m=（m-a）（m m-1+m m-2a+…+a m-1）≤（m-a）（m m-1+m m-1+…+a m-1）＝（m-a）m m （2）a n-n n=（a-n）（a n-1+a n-2+…+n n-1）≥（a-n）n n由（1）有（m-a）m m=（a-n）n n （3）将（2）、（3）代入，即得a n-n n≥m m-a m或a m+a n≥m m+n n此即所求证之式．B3-065设a、b、c是非负数，证明：【题说】第二十五届（1991年）全苏数学奥林匹克十年级题1．【证】（a+b+c）2=（a2+bc）+（b2+ca）+（c2+ab）所以原不等式成立．B3-066设a i≥0（i=1，2，…，n），a=min{a1，a2，…，a n}，试证式中a n+1=a1．【题说】1992年第七届数学冬令营题2．B3-067设n（≥2）是整数，证明：【题说】1992年日本数学奥林匹克题3．B3-068 n是正整数，证明：【题说】1992年澳大利亚数学奥林匹克题8．【证】因为B3-069对x、y、z≥0，证明不等式x（x-z）2+y（y-z）2≥（x-z）（y-z）（x+y-z）等号何时成立？【题说】第二十四届（1992年）加拿大数学奥林匹克题2．【解】原不等式即x3+y3+z3+3xyz≥x2y+xy2+y2z+yz2+z2x+zx2由对称性，可设x≥z≥y，于是x（x-z）2+y（y-z）2≥0≥（x-z）（y-z）（x+y+z）B3-070设实数x、y、z满足条件yz+zx+xy=-1，求x2+5y2+8z2的最小值和最大值．【题说】1992年英国数学奥林匹克题4．【解】由于（y-2z）2+（x+2y十2z）2≥0所以x2+5y2+8z2≥-4（xy+yz+zx）=4的最小值为4．x2+5y2+8z2＞x2当y→0时，函数x2+5y2+8z2的值可趋于无穷大．B3-071设A是一个有n个元素的集合，A的m个子集A1，A2，…，A n两两互不包含，证明：其中a i为A i中元素个数．【题说】1993年全国联赛二试题2．【证】A中元素的全排列共n！个．其中开头a i个元素取自A i中的，有a i！（n-a i）！个．由于A i与A j（i≠j）互不包含，故这些排列与开头a j个元素取自A j中的不同．由柯西不等式，结合（1）便得（2）．B3-073设函数f：R+→R+满足条件：对任意x、y∈R+，f（xy）≤f（x）f（y）．试证：对任总x＞0，n∈N，有【题说】1993年中国数学奥林匹克（第八届数学冬令营）题6．【证】f（x2）≤f2（x），所以f（x2）≤f（x）f1/2（x2）．假设有则≥f n-1（x n）所以（1）对所有的自然数n成立．B3-075设a、b、c、d都是正实数，求证不等式【题说】第三十四届（1993年）IMO预选题本题由美国提供．【证】由柯西不等式即又（a-b）2+（a-c）2+（a-d）2+（b-c）2+（b-d）2+（c-d）2≥0结合（1）、（2）即得结论．B3-076设a1，a2，…，a n为n个非负实数，且a1+a2+…a n=n．证明：【题说】1994年合肥市赛题4．一方面由柯西不等式知B3-077已知f（z）=c0z n+c1z n-1+…+c n （1）是z的n次复系数多项式．求证：存在一个复数z0，|z0|=1，使|f（z0）|≥|c0|+|c n|（2）【题说】1994年中国数学奥林匹克（第九届数学冬令营）题4．【证】取复数β，使|β|=1且βn·c0与c n辐角相同，从而|βn c0+c n|=|βn c0|+|c n|=|c0|+|c n|再令ω=e2πi/n，a k=β·ωk（0≤k≤n-1）故必有一个k，使 |f（αk）|≥|c0|+|c n|显然，|αk|=1，于是αk就是所求的z0。

1 求一个四位数，它的前两位数字及后两位数字分别相同，而该数本身等于一个整数的平方．1956年波兰．x＝1000a＋100a＋10b＋b＝11（100a＋b）其中0＜a≢9，0≢b≢9．可见平方数x被11整除，从而x被112整除．因此，数100a＋b＝99a＋（a＋b）能被11整除，于是a＋b能被11整除．但0＜a＋b≢18，以a＋b＝11．于是x＝112（9a＋1），由此可知9a＋1是某个自然数的平方．对a＝1，2，…，9逐一检验，易知仅a＝7时，9a＋1为平方数，故所求的四位数是7744＝882．2 假设n是自然数，d是2n2的正约数．证明：n2＋d不是完全平方．1953年匈牙利．【证设2n2＝kd，k是正整数，如果n2＋d是整数x的平方，那么k2x2＝k2（n2＋d）＝n2（k2＋2k）但这是不可能的，因为k2x2与n2都是完全平方，而由k2＜k2＋2k＜（k＋1）2得出k2＋2k不是平方数．3 试证四个连续自然数的乘积加上1的算术平方根仍为自然数．1962年上海高三决赛题．【证】四个连续自然数的乘积可以表示成n（n＋1）（n＋2）（n＋3）＝（n2＋3n）（n2＋8n＋2）＝（n2＋3n＋1）2－1因此，四个连续自然数乘积加上1，是一完全平方数，故知本题结论成立．4 已知各项均为正整数的算术级数，其中一项是完全平方数，证明：此级数一定含有无穷多个完全平方数．1963年俄【证】设此算术级数公差是d，且其中一项a＝m2（m∈N）．于是a＋（2km＋dk2）d＝（m＋kd）2对于任何k∈N，都是该算术级数中的项，且又是完全平方数．5 求一个最大的完全平方数，在划掉它的最后两位数后，仍得一个完全平方数（假定划掉的两个数字中的一个非零）．1964年俄．【解】设n2满足条件，令n2＝100a2＋b，其中0＜b＜100．于是n＞10a，即n≣10a＋1．因此b＝n2100a2≣20a＋1由此得 20a＋1＜100，所以a≢4．经验算，仅当a＝4时，n＝41满足条件．若n＞41则n2－402≣422－402＞100．因此，满足本题条件的最大的完全平方数为412＝1681．6 求所有的素数p，使4p2＋1和6p2＋1也是素数．1964年波兰【解】当p≡±1（mod 5）时，5|4p2＋1．当p≡±2（mod 5）时，5|6p2＋1．所以本题只有一个解p＝5．7 证明存在无限多个自然数a有下列性质：对任何自然数n，z＝n4＋a都不是素数．1969德国．【证】对任意整数m＞1及自然数n，有n4＋4m4＝（n2＋2m2）2－4m2n2＝（n2＋2mn＋2m2）（n2－2mn＋2m2）而 n2＋2mn＋2m2＞n2－2mn＋2m2＝（n－m）2＋m2≣m2＞1故n4＋4m4不是素数．取a＝4²24，4²34，…就得到无限多个符合要求的a．8 将某个17位数的数字的顺序颠倒，再将得到的数与原来的数相加．证明：得到的和中至少有一个数字是偶数．1970年苏【证】假设和的数字都是奇数．在加法算式中，末一列数字的和d＋a为奇数，从而第一列也是如此，因此第二列数字的和b＋c≢9．于是将已知数的前两位数字a、b与末两位数字c、d去掉，所得的13位数仍具有性质：将它的数字颠倒，得到的数与它相加，和的数字都是奇数．照此进行，每次去掉首末各两位数字．最后得到一位数，它与自身相加显然是偶数．矛盾！9 证明：如果p和p＋2都是大于3的素数，那么6是p＋1的因数．1973年加拿大【证】因p是奇数，2是p＋1的因数．因为p、p＋1、p＋2除以3余数不同，p、p＋2都不被3整除，所以p＋1被3整除．10 证明：三个不同素数的立方根不可能是一个等差数列中的三项（不一定是连续的）．美国1973年【证】设p、q、r是不同素数．假如有自然数l、m、n和实数a、d，消去a，d，得化简得（m－n）3p＝（l－n）3q＋（m－l）3r＋3（l－n）（m11 设n为大于2的已知整数，并设V n为整数1＋kn的集合，k＝1，2，…．数m∈V n称为在V n中不可分解，如果不存在数p，q∈V n使得pq＝m．证明：存在一个数r∈V n可用多于一种方法表达成V n中不可分解的元素的乘积．1977年荷兰【证】设a＝n－1，b＝2n－1，则a2、b2、a2b2都属于V n．因为a2＜（n＋1）2，所以a2在V n中不可分解．式中不会出现a2．r＝a2b2有两种不同的分解方式：r＝a2²b2＝a2…（直至b2分成不可分解的元素之积）与r＝ab²ab＝…（直至ab分成不可分解的元素之积），前者有因数a2，后者没有．12 证明在无限整数序列10001，100010001，1000100010001，…中没有素数．注意第一数（一万零一）后每一整数是由前一整数的数字连接0001而成．1979年英国【证】序列1，10001，100010001，…，可写成1，1＋104，1＋104＋108，…一个合数．即对n＞2，a n均可分解为两个大于1的整数的乘积，而a2＝10001＝137²73．故对一切n≣2，a n均为合数．13 如果一个自然数是素数，并且任意地交换它的数字，所得的数仍然是素数，那么这样的数叫绝对素数．求证：绝对素数的不同数字不能多于3个．1984年苏【证】若不同数字多于3个，则这些数字只能是1、3、7、9．不难验证1379、3179、9137、7913、1397、3197、7139除以7，余数分别为0、1、2、3、4、5、6．因此对任意自然数M，104³M与上述7个四位数分别相加，所得的和中至少有一个被7整除，从而含数字1、3、7、9的数不是绝对素数．14正整数d不等于2、5、13．证在集合｛2，5，13，d｝中可找到两个不同元素a、b，使得ab－1不是完全平方数．1986年德【证】证明2d－1、5d－1、13d－1这三个数中至少有一个不是完全平方数即可．用反证法，设5d－1＝x2 5d－1＝y2 13d －1＝z2 其中x、y、z是正整数．x是奇数，设x＝2n－1．代入有2d－1＝（2n－1）2即d＝2n2－2n＋1 说明d也是奇数．y、Z是偶数，设y＝2p，z＝2q，代入（2）、（3）相减后除以4有2d＝q2－p2＝（q＋p）（q－p）因2d是偶数，即q2－p2是偶数，所以p、q同为偶数或同为奇数，从而q＋p和q－p都是偶数，即2d是4的倍数，因此d是偶数．这与d是奇数相矛盾，故命题正确．15 .求出五个不同的正整数，使得它们两两互素，而任意n（n≢5）个数的和为合数．1987年全苏【解】由n个数a i＝i²n！＋1，i＝1，2，…，n组成的集合满足要求．因为其中任意k个数之和为m²n！＋k（m∈N，2≢k ≢n）由于n！＝1²2²…²n是k的倍数，所以m²n！＋k是k的倍数，因而为合数．对任意两个数a i与a j（i＞j），如果它们有公共的质因数p，则p也是a i－a j＝（i－j）n！的质因数，因为0＜i－j＜n，所以p也是n！的质因数．但a i与n！互质，所以a i与a j不可能有公共质因数p，即a i、a j（i≠j）互素．令n＝5，便得满足条件的一组数：121，241，361，481，601．16 n≣2，证：如果k2＋k＋n对于整数k素数．1987苏联（1）若m≣p，则p|（m－p）2＋（m－p）＋n．又（m－p）2＋（m－p）＋n≣n＞P，这与m是使k2＋k＋n为合数的最小正整数矛盾．（2）若m≢p－1，则（p－1－m）2＋（p－1－m）＋n＝（p－1－m）（p－m）＋n被p整除，且（p－1－m）2＋（p－1－m）＋n≣n＞p因为（p－1－m）2＋（p－1－m）＋n为合数，所以p－1－m≣m，p≣2m＋1由得4m2＋4m＋1≢m2＋m＋n即3m2＋3m＋1－n≢0由此得17 正整数a与b使得ab＋1整除a2＋b2．求证：（a2＋b2）/（ab＋1）是某个正整数的平方．1988德国a2－kab＋b2＝k （1）显然（1）的解（a，b）满足ab≣0（否则ab≢－1，a2＋b2＝k（ab＋1）≢0）．又由于k不是完全平方，故ab＞0．设（a，b）是（1）的解中适合a＞0（从而b＞0）并且使a＋b最小的那个解．不妨设a≣b．固定k与b，把（1）看成a的二次方程，它有一根为a．设另一根为a′，则由韦达定理a′为整数，因而（a′，b）也是（1）的解．由于b＞0，所以a′＞0．但由（3）从而a′＋b＜a＋b，这与a＋b的最小性矛盾，所以k必为完全平方．18 求证：对任何正整数n，存在n个相继的正整数，它们都不是素数的整数幂．1989年瑞典提供．【证】设a＝（n＋1）！，则a2＋k（2≢k≢n＋1），被k整除而不被k2整除（因为a2被k2整除而k不被k2整除）．如果a2＋k是质数的整数幂p l，则k＝p j（l、j都是正整数），但a2被p2j整除因而被p j＋1整除，所以a2＋k被p j整除而不被p j＋1整除，于是a2＋k＝p j＝k，矛盾．因此a2＋k（2≢k≢n＋1）这n个连续正整数都不是素数的整数幂．19 n为怎样的自然数时，数32n＋1－22n＋1－6n是合数？1990年全苏解32n＋1－22n＋1－6n＝（3n－2n）（3n＋1＋2n＋1）当n＞l时，3n－2n＞1，3n＋1＋2n＋1＞1，原数是合数．当n＝1时，原数是13 20 设n是大于6的整数，且a1、a2、…、a k是所有小于n且与n互素的自然数，如果a2－a1＝a3－a2＝…＝a k－a k－1＞0求证：n或是素数或是2的某个正整数次方．1991年罗马尼亚．证由（n－1，n）＝1，得a k＝n－1．令d＝a2－a1＞0．当a2＝2时，d＝1，从而k＝n－1，n与所有小于n的自然数互素．由此可知n是素数．当a2＝3时，d＝2，从而n与所有小于n的奇数互素．故n是2的某个正整数次方．设a2＞3．a2是不能整除n的最小素数，所以2|n，3|n．由于n－1＝a k＝1＋（k－1）d，所以3d．又1＋d＝a2，于是31＋d．由此可知3|1＋2d．若1＋2d＜n，则a3＝1＋2d，这时3|（a3，n）．矛盾．若1＋2d≣n，则小于n且与n互素自然数的个数为2．设n＝2m（＞6）．若m为偶数，则m＋1与n互质，若m为奇数，则m＋2与m互质．即除去n－1与1外、还有小于n且与n互质的数．矛盾．综上所述，可知n或是素数或是2的某个正整数次方．21 试确定具有下述性质的最大正整数A：把从1001至2000所有正整数任作一个排列，都可从其中找出连续的10项，使这10项之和大于或等于A．1992年台北数学奥林匹克【解】设任一排列，总和都是1001＋1002＋…＋2000＝1500500，将它分为100段，每段10项，至少有一段的和≣15005，所以A≣15005另一方面，将1001～2000排列如下：2000 1001 1900 1101 18001201 1700 1301 1600 14011999 1002 1899 1102 17991202 1699 1302 1599 1402………………1901 1100 1801 1200 17011300 1601 1400 1501 1300并记上述排列为a1，a2，…，a2000（表中第i行第j列的数是这个数列的第10（i－1）＋j项，1≢i≢20，1≢j≢10）令S i＝a i＋a i＋1＋…＋a i＋9（i＝1，2，…，1901）则S1＝15005，S2＝15004．易知若i为奇数，则S i＝15005；若i为偶数，则S i＝15004．综上所述A＝15005．22 相继10个整数的平方和能否成为完全平方数？1992年友谊杯国际数学竞赛七年级【解】（n＋1）2＋（n＋2）2＋…＋（n＋10）2＝10n2＋110n＋385＝5（2n2＋22n＋77）不难验证n≡0，1，－1，2，－2（mod 5）时，均有2n2＋22n＋77≡2（n2＋n＋1）0（mod 5）所以（n＋1）2＋（n＋2）2＋…＋（n＋10）2不是平方数，23 是否存在完全平方数，其数字和为1993？1993年澳门数学奥林匹克第二轮【解】存在，取n＝221即可．24 能表示成连续9个自然数之和，连续10个自然数之和，连续11个自然数之和的最小自然数是多少？1993年美国数学邀请赛【解】答495．连续9个整数的和是第5个数的9倍；连续10个整数的和是第5项与第6项之和的5倍；连续11个整数的和是第6项的11倍，所以满足题目要求的自然数必能被9、5、11整除，这数至少是495．又495＝51＋52＋…＋59＝45＋46＋…＋54＝40＋41＋…＋5025 如果自然数n使得2n＋1和3n＋1都恰好是平方数，试问5n＋3能否是一个素数？1993年全俄数学奥林匹克【解】如果2n＋1＝k2，3n＋1＝m2，则5n＋3＝4（2n＋1）－（3n＋1）＝4k2－m2＝（2k＋m）（2k－m）．因为5n＋3＞（3n＋1）＋2＝m2＋2＞2m＋1，所以2k－m≠1（否则5n＋3＝2k＋m＝2m＋1）．从而5n＋3＝（2k＋m）（2k－m）是合数．26 设n是正整数．证明：2n＋1和3n＋1都是平方数的充要条件是n＋1为两个相邻的平方数之和，并且为一平方数与相邻平方数2倍之和．1994年澳大利亚数学奥林匹克【证】若2n＋1及3n＋1是平方数，因为2（2n＋1），3（3n＋1），可设2n＋1＝（2k＋1）2，3n＋1＝（3t±1）2，由此可得n＋1＝k2＋（k＋1）2，n＋1＝（t±1）2＋2t2反之，若n＋1＝k2＋（k＋1）2＝（t±1）2＋2t2，则2n＋1＝（2k＋1）2，3n＋1＝（3t±1）2从而命题得证．27 设a、b、c、d为自然数，并且ab＝cd．试问a＋b＋c＋d能否为素数．1995年莫斯科数学奥林匹克九年级题【解】由题意知正整数，将它们分别记作k与l．由a＋c＞c≣c1，b＋c＞c≣c2。

数学奥林匹克高中训练题（01）第一试一、选择题（本题满分30分，每小题6分） 1．(训练题06)设211)(xx x f +=，对任意自然数n ，定义))(()(11x f f x f n n =+，则)(1993x f 的解析式为(C)．(A)211993xx + (B)21993xx + (D)2199311993xx +2．(训练题06)若1532>==zy x ，则z y x 5,3,2从小到大的顺序是(A)．(A)z x y 523<< (B)y x z 325<< (C)z y x 532<< (D)x y y 235<< 3．(训练题06)自然数q p n m ,,,满足等式2222q p n m +=+，则q p n m +++(B)．(A)是质数 (B)是合数 (C)可能是质数，也可能是合数 (D)既不是质数，也不是合数 4．(训练题06)一圆台的上底半径为cm 1，下底半径为cm 2，母线AB 为cm 4，现有一蚂蚁从下底面圆周的A 点，绕圆台侧面(即要求与圆台的每条母线均相交)向上底面圆周的B 点爬行的最短路线是 (A)．(A)3234π+(B)3434π+ (C)3232π+ (D)3432π+ 5．(训练题06)若复数z 的共轭复数是z ，且1=z 又)1,0(),0,1(-=-=B A 为定点，则函数))(1()(i z z x f -+=取最大值时在复平面上以B A Z ,,三点为顶点的图形是(C)．(A)等边三角形 (B)直角三角形 (C)等腰直角三角形 (D)等腰三角形6．(训练题06)若ABC ∆是钝角三角形，则)arccos(sin)arccos(sin )arccos(sin C B A ++的值域是(C)．(A)(0,]2π(B)}2{π (C)3(,)22ππ (D)3(0,)2π二、填空题（本题满分30分，每小题5分）1．(训练题06)满足不等式log log x x yy xy ≥的点),(y x 的集合是{(,)|1}{(,)|01}x y x y x x y x y x >><<<且且．2．(训练题06)一个圆锥和一个圆柱，下底面在同一平面上，它们有公共的内切球，记圆锥的体积为1V ，圆柱的体积为2V ，且21kV V =，则k 的最小值是43．3．(训练题06)一个三位自然数321a a a 称为凹数，如果同时有2321,a a a a >>（例如849,525,104都是凹数而200,684,123都不是凹数），则所有的凹数的个数是 285 ．4．(训练题06)如图，已知椭圆221,,,2x y DA AB CB AB +=⊥⊥2,23==CB DA ，动点P 在AB 上移动，则PCD ∆是45．(训练题06)四次方程038420234=++-kx x x 的四个根当中的两个的积是24，则k 的值是 140 ． 6．(训练题06)四个正数之和为4，平方和为8，则这四个数中最大的那个数的最大值是 1+ 三、(训练题06)(本题满分20分)n a a a a 321,,是互不相等的自然数，证明：+++++)(7737271n a a a a ≥++++)(5535251n a a a a 333321232()n a a a a ++++．四、(训练题06)(本题满分20分)设M P ,分别在正方形ABCD 的边CD BC ,上，PM 与以AB 为半径的圆相切，线段PA 与MA 分别交对角线BD 于N Q ,，证明：五边形PQNMC 内接于圆．五、(训练题06)(本题满分20分)100个火柴盒，标号为1至100.我们可以问其中任15个盒子总共含有的火柴为奇数或偶数，至少要问几才能确定1号盒子里的火柴数的奇偶性． (3个问题)第二试一、(训练题06)(本题满分35分)右图中CDE BCD ABC ∆∆∆,,都是正三角形，线段FG ∥BA ，连EF DG ,相交于O ，连CO 并延长与AB 的延长线相交于P ，证明：D二、(训练题06)(本题满分35分)假定10321,,a a a a 和10321,,b b b b 都是由不相等的复数所组成的序列，已知对10,,2,1 =i 均有1210()()()100i i i a b a b a b +⋅+⋅⋅+=.证明：对任何10,,2,1 =j ，乘积1210()()()j j j b a b a b a +++都等于同一常数，并求出此常数．三、(训练题06)(本题满分35分)证明任意28个介于104和208之间(包括104和208)的不同的正整数，其中必有两个数不互素(即此二数的最大公约数大于1)．。

1 求一个四位数，它的前两位数字及后两位数字分别相同，而该数本身等于一个整数的平方．1956年波兰．x＝1000a＋100a＋10b＋b＝11（100a＋b）其中0＜a≢9，0≢b≢9．可见平方数x被11整除，从而x被112整除．因此，数100a＋b＝99a＋（a＋b）能被11整除，于是a＋b能被11整除．但0＜a＋b≢18，以a＋b＝11．于是x＝112（9a＋1），由此可知9a＋1是某个自然数的平方．对a＝1，2，…，9逐一检验，易知仅a＝7时，9a＋1为平方数，故所求的四位数是7744＝882．2 假设n是自然数，d是2n2的正约数．证明：n2＋d不是完全平方．1953年匈牙利．【证设2n2＝kd，k是正整数，如果n2＋d是整数x的平方，那么k2x2＝k2（n2＋d）＝n2（k2＋2k）但这是不可能的，因为k2x2与n2都是完全平方，而由k2＜k2＋2k＜（k＋1）2得出k2＋2k不是平方数．3 试证四个连续自然数的乘积加上1的算术平方根仍为自然数．1962年上海高三决赛题．【证】四个连续自然数的乘积可以表示成n（n＋1）（n＋2）（n＋3）＝（n2＋3n）（n2＋8n＋2）＝（n2＋3n＋1）2－1因此，四个连续自然数乘积加上1，是一完全平方数，故知本题结论成立．4 已知各项均为正整数的算术级数，其中一项是完全平方数，证明：此级数一定含有无穷多个完全平方数．1963年俄【证】设此算术级数公差是d，且其中一项a＝m2（m∈N）．于是a＋（2km＋dk2）d＝（m＋kd）2对于任何k∈N，都是该算术级数中的项，且又是完全平方数．5 求一个最大的完全平方数，在划掉它的最后两位数后，仍得一个完全平方数（假定划掉的两个数字中的一个非零）．1964年俄．【解】设n2满足条件，令n2＝100a2＋b，其中0＜b＜100．于是n＞10a，即n≣10a＋1．因此b＝n2100a2≣20a＋1由此得 20a＋1＜100，所以a≢4．经验算，仅当a＝4时，n＝41满足条件．若n＞41则n2－402≣422－402＞100．因此，满足本题条件的最大的完全平方数为412＝1681．6 求所有的素数p，使4p2＋1和6p2＋1也是素数．1964年波兰【解】当p≡±1（mod 5）时，5|4p2＋1．当p≡±2（mod 5）时，5|6p2＋1．所以本题只有一个解p＝5．7 证明存在无限多个自然数a有下列性质：对任何自然数n，z＝n4＋a都不是素数．1969德国．【证】对任意整数m＞1及自然数n，有n4＋4m4＝（n2＋2m2）2－4m2n2＝（n2＋2mn＋2m2）（n2－2mn＋2m2）而 n2＋2mn＋2m2＞n2－2mn＋2m2＝（n－m）2＋m2≣m2＞1故n4＋4m4不是素数．取a＝4²24，4²34，…就得到无限多个符合要求的a．8 将某个17位数的数字的顺序颠倒，再将得到的数与原来的数相加．证明：得到的和中至少有一个数字是偶数．1970年苏【证】假设和的数字都是奇数．在加法算式中，末一列数字的和d＋a为奇数，从而第一列也是如此，因此第二列数字的和b＋c≢9．于是将已知数的前两位数字a、b与末两位数字c、d去掉，所得的13位数仍具有性质：将它的数字颠倒，得到的数与它相加，和的数字都是奇数．照此进行，每次去掉首末各两位数字．最后得到一位数，它与自身相加显然是偶数．矛盾！9 证明：如果p和p＋2都是大于3的素数，那么6是p＋1的因数．1973年加拿大【证】因p是奇数，2是p＋1的因数．因为p、p＋1、p＋2除以3余数不同，p、p＋2都不被3整除，所以p＋1被3整除．10 证明：三个不同素数的立方根不可能是一个等差数列中的三项（不一定是连续的）．美国1973年【证】设p、q、r是不同素数．假如有自然数l、m、n和实数a、d，消去a，d，得化简得（m－n）3p＝（l－n）3q＋（m－l）3r＋3（l－n）（m11 设n为大于2的已知整数，并设V n为整数1＋kn的集合，k＝1，2，…．数m∈V n称为在V n中不可分解，如果不存在数p，q∈V n使得pq＝m．证明：存在一个数r∈V n可用多于一种方法表达成V n中不可分解的元素的乘积．1977年荷兰【证】设a＝n－1，b＝2n－1，则a2、b2、a2b2都属于V n．因为a2＜（n＋1）2，所以a2在V n中不可分解．式中不会出现a2．r＝a2b2有两种不同的分解方式：r＝a2²b2＝a2…（直至b2分成不可分解的元素之积）与r＝ab²ab＝…（直至ab分成不可分解的元素之积），前者有因数a2，后者没有．12 证明在无限整数序列10001，100010001，1000100010001，…中没有素数．注意第一数（一万零一）后每一整数是由前一整数的数字连接0001而成．1979年英国【证】序列1，10001，100010001，…，可写成1，1＋104，1＋104＋108，…一个合数．即对n＞2，a n均可分解为两个大于1的整数的乘积，而a2＝10001＝137²73．故对一切n≣2，a n均为合数．13 如果一个自然数是素数，并且任意地交换它的数字，所得的数仍然是素数，那么这样的数叫绝对素数．求证：绝对素数的不同数字不能多于3个．1984年苏【证】若不同数字多于3个，则这些数字只能是1、3、7、9．不难验证1379、3179、9137、7913、1397、3197、7139除以7，余数分别为0、1、2、3、4、5、6．因此对任意自然数M，104³M与上述7个四位数分别相加，所得的和中至少有一个被7整除，从而含数字1、3、7、9的数不是绝对素数．14正整数d不等于2、5、13．证在集合｛2，5，13，d｝中可找到两个不同元素a、b，使得ab－1不是完全平方数．1986年德【证】证明2d－1、5d－1、13d－1这三个数中至少有一个不是完全平方数即可．用反证法，设5d－1＝x2 5d－1＝y2 13d －1＝z2 其中x、y、z是正整数．x是奇数，设x＝2n－1．代入有2d－1＝（2n－1）2即d＝2n2－2n＋1 说明d也是奇数．y、Z是偶数，设y＝2p，z＝2q，代入（2）、（3）相减后除以4有2d＝q2－p2＝（q＋p）（q－p）因2d是偶数，即q2－p2是偶数，所以p、q同为偶数或同为奇数，从而q＋p和q－p都是偶数，即2d是4的倍数，因此d是偶数．这与d是奇数相矛盾，故命题正确．15 .求出五个不同的正整数，使得它们两两互素，而任意n（n≢5）个数的和为合数．1987年全苏【解】由n个数a i＝i²n！＋1，i＝1，2，…，n组成的集合满足要求．因为其中任意k个数之和为m²n！＋k（m∈N，2≢k ≢n）由于n！＝1²2²…²n是k的倍数，所以m²n！＋k是k的倍数，因而为合数．对任意两个数a i与a j（i＞j），如果它们有公共的质因数p，则p也是a i－a j＝（i－j）n！的质因数，因为0＜i－j＜n，所以p也是n！的质因数．但a i与n！互质，所以a i与a j不可能有公共质因数p，即a i、a j（i≠j）互素．令n＝5，便得满足条件的一组数：121，241，361，481，601．16 n≣2，证：如果k2＋k＋n对于整数k素数．1987苏联（1）若m≣p，则p|（m－p）2＋（m－p）＋n．又（m－p）2＋（m－p）＋n≣n＞P，这与m是使k2＋k＋n为合数的最小正整数矛盾．（2）若m≢p－1，则（p－1－m）2＋（p－1－m）＋n＝（p－1－m）（p－m）＋n被p整除，且（p－1－m）2＋（p－1－m）＋n≣n＞p因为（p－1－m）2＋（p－1－m）＋n为合数，所以p－1－m≣m，p≣2m＋1由得4m2＋4m＋1≢m2＋m＋n即3m2＋3m＋1－n≢0由此得17 正整数a与b使得ab＋1整除a2＋b2．求证：（a2＋b2）/（ab＋1）是某个正整数的平方．1988德国a2－kab＋b2＝k （1）显然（1）的解（a，b）满足ab≣0（否则ab≢－1，a2＋b2＝k（ab＋1）≢0）．又由于k不是完全平方，故ab＞0．设（a，b）是（1）的解中适合a＞0（从而b＞0）并且使a＋b最小的那个解．不妨设a≣b．固定k与b，把（1）看成a的二次方程，它有一根为a．设另一根为a′，则由韦达定理a′为整数，因而（a′，b）也是（1）的解．由于b＞0，所以a′＞0．但由（3）从而a′＋b＜a＋b，这与a＋b的最小性矛盾，所以k必为完全平方．18 求证：对任何正整数n，存在n个相继的正整数，它们都不是素数的整数幂．1989年瑞典提供．【证】设a＝（n＋1）！，则a2＋k（2≢k≢n＋1），被k整除而不被k2整除（因为a2被k2整除而k不被k2整除）．如果a2＋k是质数的整数幂p l，则k＝p j（l、j都是正整数），但a2被p2j整除因而被p j＋1整除，所以a2＋k被p j整除而不被p j＋1整除，于是a2＋k＝p j＝k，矛盾．因此a2＋k（2≢k≢n＋1）这n个连续正整数都不是素数的整数幂．19 n为怎样的自然数时，数32n＋1－22n＋1－6n是合数？1990年全苏解32n＋1－22n＋1－6n＝（3n－2n）（3n＋1＋2n＋1）当n＞l时，3n－2n＞1，3n＋1＋2n＋1＞1，原数是合数．当n＝1时，原数是13 20 设n是大于6的整数，且a1、a2、…、a k是所有小于n且与n互素的自然数，如果a2－a1＝a3－a2＝…＝a k－a k－1＞0求证：n或是素数或是2的某个正整数次方．1991年罗马尼亚．证由（n－1，n）＝1，得a k＝n－1．令d＝a2－a1＞0．当a2＝2时，d＝1，从而k＝n－1，n与所有小于n的自然数互素．由此可知n是素数．当a2＝3时，d＝2，从而n与所有小于n的奇数互素．故n是2的某个正整数次方．设a2＞3．a2是不能整除n的最小素数，所以2|n，3|n．由于n－1＝a k＝1＋（k－1）d，所以3d．又1＋d＝a2，于是31＋d．由此可知3|1＋2d．若1＋2d＜n，则a3＝1＋2d，这时3|（a3，n）．矛盾．若1＋2d≣n，则小于n且与n互素自然数的个数为2．设n＝2m（＞6）．若m为偶数，则m＋1与n互质，若m为奇数，则m＋2与m互质．即除去n－1与1外、还有小于n且与n互质的数．矛盾．综上所述，可知n或是素数或是2的某个正整数次方．21 试确定具有下述性质的最大正整数A：把从1001至2000所有正整数任作一个排列，都可从其中找出连续的10项，使这10项之和大于或等于A．1992年台北数学奥林匹克【解】设任一排列，总和都是1001＋1002＋…＋2000＝1500500，将它分为100段，每段10项，至少有一段的和≣15005，所以A≣15005另一方面，将1001～2000排列如下：2000 1001 1900 1101 18001201 1700 1301 1600 14011999 1002 1899 1102 17991202 1699 1302 1599 1402………………1901 1100 1801 1200 17011300 1601 1400 1501 1300并记上述排列为a1，a2，…，a2000（表中第i行第j列的数是这个数列的第10（i－1）＋j项，1≢i≢20，1≢j≢10）令S i＝a i＋a i＋1＋…＋a i＋9（i＝1，2，…，1901）则S1＝15005，S2＝15004．易知若i为奇数，则S i＝15005；若i为偶数，则S i＝15004．综上所述A＝15005．22 相继10个整数的平方和能否成为完全平方数？1992年友谊杯国际数学竞赛七年级【解】（n＋1）2＋（n＋2）2＋…＋（n＋10）2＝10n2＋110n＋385＝5（2n2＋22n＋77）不难验证n≡0，1，－1，2，－2（mod 5）时，均有2n2＋22n＋77≡2（n2＋n＋1）0（mod 5）所以（n＋1）2＋（n＋2）2＋…＋（n＋10）2不是平方数，23 是否存在完全平方数，其数字和为1993？1993年澳门数学奥林匹克第二轮【解】存在，取n＝221即可．24 能表示成连续9个自然数之和，连续10个自然数之和，连续11个自然数之和的最小自然数是多少？1993年美国数学邀请赛【解】答495．连续9个整数的和是第5个数的9倍；连续10个整数的和是第5项与第6项之和的5倍；连续11个整数的和是第6项的11倍，所以满足题目要求的自然数必能被9、5、11整除，这数至少是495．又495＝51＋52＋…＋59＝45＋46＋…＋54＝40＋41＋…＋5025 如果自然数n使得2n＋1和3n＋1都恰好是平方数，试问5n＋3能否是一个素数？1993年全俄数学奥林匹克【解】如果2n＋1＝k2，3n＋1＝m2，则5n＋3＝4（2n＋1）－（3n＋1）＝4k2－m2＝（2k＋m）（2k－m）．因为5n＋3＞（3n＋1）＋2＝m2＋2＞2m＋1，所以2k－m≠1（否则5n＋3＝2k＋m＝2m＋1）．从而5n＋3＝（2k＋m）（2k－m）是合数．26 设n是正整数．证明：2n＋1和3n＋1都是平方数的充要条件是n＋1为两个相邻的平方数之和，并且为一平方数与相邻平方数2倍之和．1994年澳大利亚数学奥林匹克【证】若2n＋1及3n＋1是平方数，因为2（2n＋1），3（3n＋1），可设2n＋1＝（2k＋1）2，3n＋1＝（3t±1）2，由此可得n＋1＝k2＋（k＋1）2，n＋1＝（t±1）2＋2t2反之，若n＋1＝k2＋（k＋1）2＝（t±1）2＋2t2，则2n＋1＝（2k＋1）2，3n＋1＝（3t±1）2从而命题得证．27 设a、b、c、d为自然数，并且ab＝cd．试问a＋b＋c＋d能否为素数．1995年莫斯科数学奥林匹克九年级题【解】由题意知正整数，将它们分别记作k与l．由a＋c＞c≣c1，b＋c＞c≣c2。