数学
均值不等式
被称为均值不等式。·即调和平均数不超过几何平均数,几何平均数不超过算术平均数,算术平均数不超过平方平均数,简记为“调几算方”。
其中:,被称为调和平均数。
,被称为几何平均数。
,被称为算术平均数。
,被称为平方平均数。
一般形式
设函数(当r不等于0时);(当r=0时),有时,。
可以注意到,Hn≤Gn≤An≤Qn仅是上述不等式的特殊情形,即
。
特例
⑴对实数a,b,有(当且仅当a=b时取“=”号),(当且仅当a=-b时取“=”号)
⑵对非负实数a,b,有,即
⑶对非负实数a,b,有
⑷对实数a,b,有
⑸对非负实数a,b,有
⑹对实数a,b,有
⑺对实数a,b,c,有
⑻对非负数a,b,有
⑼对非负数a,b,c,有
在几个特例中,最著名的当属算术—几何均值不等式(AM-GM不等式):
当n=2时,上式即:
当且仅当时,等号成立。
根据均值不等式的简化,有一个简单结论,即。
排序不等式
基本形式:
排序不等式的证明
要证
只需证
根据基本不等式
只需证
∴原结论正确
棣莫弗定理
设两个复数(用三角形式表示),则:
复数乘方公式:.
圆排列
定义
从n个不同元素中不重复地取出m(1≤m≤n)个元素在一个圆周上,叫做这n个不同元素的圆排列。如果一个m-圆排列旋转可以得到另一个m-圆排列,则认为这两个圆排列相
同。
计算公式
n个不同元素的m-圆排列个数N为:
特别地,当m=n时,n个不同元素作成的圆排列总数N为:。
费马小定理
费马小定理(Fermat Theory)是数论中的一个重要定理,其内容为:假如p是质数,且(a,p)=1,那么a(p-1)≡1(mod p)。即:假如a是整数,p是质数,且a,p互质(即两者只有一个公约数1),那么a的(p-1)次方除以p的余数恒等于1。
组合恒等式
组合数C(k,n)的定义:从n个不同元素中选取k个进行组合的个数。
基本的组合恒等式
nC(k,n)=kC(k-1,n-1)
C(n,k)C(m,k)=C(m,n)C(k-m,n-m)
∑C(i,n)=2^n
∑[(-1)^i]*C(i,n)=0
C(m,n+1)=C(m-1,n)+C(m,n)(这个性质叫组合的【聚合性】)
C(k,n)+C(k,n+1)+……+C(k,n+m)=C(k+1,n+m+1)-C(k+1,n)
C(0,n)C(p,m)+C(1,n)C(p-1,m)+C(2,n)C(p-2,m)+……+C(p-1,n)C(1,m)+C(p,n)C(0,m)= C(p,m+n)
韦达定理
逆定理
如果两数α和β满足如下关系:α+β=,α·β=,那么这两个数α和β是方程
的根。
通过韦达定理的逆定理,可以利用两数的和积关系构造一元二次方程。[5]
推广定理
韦达定理不仅可以说明一元二次方程根与系数的关系,还可以推广说明一元n次方程根与系数的关系。
定理:
设(i=1、2、3、……n)是方程:
的n个根,记k为整数),则有:。[ 实系数方程虚根成对定理:
实系数一元n次方程的虚根成对出现,即若z=a+bi(b≠0)是方程的一个根,则=a-bi也是一个根。
无穷递降法
无穷递降法是证明方程无解的一种方法。其步骤为:
假设方程有解,并设X为最小的解。
从X推出一个更小的解Y。
从而与X的最小性相矛盾。所以,方程无解。
孙子定理
又称中国剩余定理,中国剩余定理给出了以下的一元线性同余方程组:
有解的判定条件,并用构造法给出了在有解情况下解的具体形式。
中国剩余定理说明:假设整数m1,m2, ... ,mn两两互质,则对任意的整数:a1,a2, ... ,an,方程组有解,并且通解可以用如下方式构造得到:
设是整数m1,m2, ... ,mn的乘积,并设
是除了mi以外的n- 1个整数的乘积。
设为模的数论倒数:方程组的通解
形式:
在模的意义下,方程组只有一个解:
同余
同余公式也有许多我们常见的定律,比如相等律,结合律,交换律,传递律….如下面的表示:
1)a≡a(mod d)
2)a≡b(mod d)→b≡a(mod d)
3)(a≡b(mod d),b≡c(mod d))→a≡c(mod d)
如果a≡x(mod d),b≡m(mod d),则
4)a+b≡x+m (mod d)
其中a≡x (mod d),b≡m(mod d)
5)a-b≡x-m (mod d)
其中a≡x (mod d),b≡m (mod d)
6)a*b≡x*m (mod d )
其中a≡x (mod d),b≡m (mod d)
7)a≡b(mod d)则a-b整除d
欧拉函数
φ函数的值通式:φ(x)=x(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)(1-1/p4)…..(1-1/pn),其中p1, p2……pn为x的所有质因数,x是不为0的整数。φ(1)=1(唯一和1互质的数(小于等于1)就是1本身)。(注意:每种质因数只一个。比如12=2*2*3那么φ(12)=12*(1-1/2)*(1-1/3)=4
若n是质数p的k次幂,φ(n)=p^k-p^(k-1)=(p-1)p^(k-1),因为除了p的倍数外,其他数都跟n互质。
设n为正整数,以φ(n)表示不超过n且与n互
素的正整数的个数,称为n的欧拉函数值,这里函数
φ:N→N,n→φ(n)称为欧拉函数。
欧拉函数是积性函数——若m,n互质,φ(mn)=φ(m)φ(n)。
特殊性质:当n为奇数时,φ(2n)=φ(n), 证明与上述类似。
若n为质数则φ(n)=n-1。
格点
定义
数学上把在平面直角坐标系中横纵坐标均为整数的点称为格点(lattice point)或整点。
性质
1、格点多边形的面积必为整数或半整数(奇数的一半)。
2、格点关于格点的对称点为格点。
3、格点多边形面积公式(坐标平面内顶点为格点的三角形称为格点三角形,类似地也有格点多边形的概念。)设某格点多边形内部有格点a个,格点多边形的边上有格点b个,该格点多边形面积为S,
则根据皮克公式有S=a+b/2-1。
4,格点正多边形只能是正方形。
5,格点三角形边界上无其他格点,内部有一个格点,则该点为此三角形的重心。
三面角
定义
三面角:由三个面构成的多面角称为三面角,如图中三面角可记作∠O-ABC。
特别地,三个面角都是直角的三面角称为直三面角。
三面角的补三面角:由三条自已知三面角定点发出的垂直于已知三面角的三个平面的射线组成的三面角叫做已知三面角的补三面角。
性质
1、三面角的任意两个面角的和大于第三个面角。
2、三面角的三个二面角的和大于180°,小于540°。
三面角相关定理
设三面角∠O-ABC的三个面角∠AOB、∠BOC、∠AOC所对的二面角依次为∠OC,∠OA,∠OB。
1、三面角正弦定理:
sin∠OA/sin∠BOC=sin∠OB/sin∠AOC=sin∠OC/sin∠AOB。
2、三面角第一余弦定理:
cos∠BOC=cos∠OA×sin∠AOB×sin∠AOC+cos∠AOB×cos∠AOC。
3、三面角第二余弦定理:
cos∠OA=cos∠BOC×sin∠OB×sin∠OC-cos∠OB×cos∠OC。
直线方程
一般有以下八种描述方式:点斜式,斜截式,两点式,截距式,一般式,法线式,法向
式,点向式。
点斜式
已知直线一点(x1,y1,)并且存在直线的斜率k,则直线可表示为:y-y1=k(x-x1)。适用范
围:斜率K存在的直线。
斜截式
已知与Y轴的交点(0,b),斜率为K,则直线可表示为:y=kx+b。适用范围:斜率
存在的直线。
两点式
两点式是解析几何直线理论的重要概念。当已知两点(X1,Y1),(X2,Y2)时,将直线的斜率公式k=(y2-y1)/(x2-x1)代入点斜式时,得到两点式
(y-y1)/(y2-y1)=(x-x1)/(x2-x1) 。适用范围:不平行于(或者说不垂直于)坐标轴的的直线。截距式
已知与坐标轴的交点(a,0),(0,b)时,截距式的一般形式:x/a+y/b=1(a≠0且b≠0)。适用范围:不平行于(或者说不垂直于)坐标轴的直线,不过原点的直线。
一般式
ax+by+c=0 (A、B不同时为0)。斜率:-A/B截距:-C/B。两直线平行时:
A1/A2=B1/B2≠C1/C2,则无解。两直线相交时:A1/A2≠B1/B2;两直线垂直时:A1A2+B1B2=0
A1/B1×A2/B2=-1,都只有一个交点。两直线重合时:A1/A2=B1/B2=C1/C2,则有无数解。
适用范围:所有直线均可适用。
法线式
过原点向直线做一条的垂线段,该垂线段所在直线的倾斜角为α,p是该线段的长度。x·cos α+y sin α-p=0。
法向式
知道直线上一点(x0,y0)和与之垂直的向量(a,b),则a(x-x0)+b(y-y0)=0,
法向量n=(a,b)方向向量d=(b,-a)k=a/b。
点向式
知道直线上一点(x0,y0)和方向向量(u,v ),(x-x0)/u=(y-y0)/v (u≠0,v≠0)。
极坐标系
极坐标系(polar coordinates)是指在平面内由极点、极轴和极径组成的坐标系。在平面上取定一点O,称为极点。从O出发引一条射线Ox,称为极轴。再取定一个长度单位,通常规定角度取逆时针方向为正。这样,平面上任一点P的位置就可以用线段OP的长度ρ以及从Ox到OP的角度θ来确定,有序数对(ρ,θ)就称为P点的极坐标,记为P(ρ,θ);ρ称为P点的极径,θ称为P点的极角。
极坐标方程
于极点(90°/270°)对称,如果r(θ-α) = r(θ),则曲线相当于从极点顺时针方向旋转α°。圆
方程为r(θ) = 1的圆。
在极坐标系中,圆心在(r0, φ) 半径为a 的圆的方程为r^2-2rr0cos(θ-φ)+r0^2=a^2
该方程可简化为不同的方法,以符合不同的特定情况,比如方程r(θ)=a表示一个以极点为中心半径为a的圆。
直线
经过极点的射线由如下方程表示θ=φ
,其中φ为射线的倾斜角度,若k为直角坐标系的射线的斜率,则有φ = arctan k。任何不经过极点的直线都会与某条射线垂直。这些在点(r0, φ)处的直线与射线θ = φ 垂直,其方程为
r(θ)=r0sec(θ-φ)
圆幂
点到圆的幂:设P为⊙O所在平面上任意一点,PO=d,⊙O的半径为r,则d^2-r^2就是点P对于⊙O的幂.过P任作一直线与⊙O交于点A、B,则PA·PB= |d2-r2|.“到两圆等幂的点的轨迹是与此二圆的连心线垂直的一条直线,如果此二圆相交,则该轨迹是此二圆的公共弦所在直线”这个结论.这条直线称为两圆的“根轴”.三个圆两两的根轴如果不互相平行,则它们交于一点,这一点称为三圆的“根心”.三个圆的根心对于三个圆等幂.
当三个圆两两相交时,三条公共弦(就是两两的根轴)所在直线交于一点.
1.定义从一点A作一圆周的任一割线,从A起到和圆相交为止的两段之积,称为点A于这圆周的幂.
2.圆幂定理已知⊙(O, r) ,通过一定点P,作⊙O的任一割线交圆于A, B,则PA,PB为P对于⊙O的幂,记为k,则
当P在圆外时,k=PO^2-r^2;
当P在圆内时,k= r^2-PO^2;
当P在圆上时,k=0.
图Ⅰ:相交弦定理。如图,AB、CD为圆O的两条任意弦。相交于点P,连接AD、BC,由于∠B与∠D同为弧AC所对的圆周角,因此由圆周角定理知:∠B=∠D,同理∠A=∠C,
所以。所以有:,即:。
图Ⅱ:割线定理。如图,连接AD、BC。可知∠B=∠D,又因为∠P为公共角,所以有,同上证得。
图Ⅲ:切割线定理。如图,连接AC、AD。∠PAC为切线PA与弦AC组成的弦切角,因此有∠PBC=∠D,又因为∠P为公共角,所以有,易
图Ⅳ:PA、PC均为切线,则∠PAO=∠PCO=90°,在直角三角形中:OC=OA=R,PO 为公共边,因此。所以PA=PC,所以。
综上可知,是普遍成立的。
根轴
定义
在平面上任给两不同心的圆,则对两圆圆幂相等的点的集合是一条直线,这条线称为这两个圆的根轴。
另一角度也可以称两不同心圆的等幂点的轨迹为根轴,或者称作等幂轴。
根轴方程
设两圆O1,O2的方程分别为:
(x-a1)^2+(y-b1)^2-(r1)^2=0(1)
(x-a2)^2+(y-b2)^2-(r2)^2=0(2)
由于根轴上任意点对两圆的圆幂相等,所以根轴上任一点(x,y),有
(x-a1)^2+(y-b1)^2-(r1)^2=圆幂=(x-a2)^2+(y-b2)^2-(r2)^2
两式相减,得根轴的方程(即x,y的方程)为
2(a2-a1)x+2(b2-b1)y+f1-f2=0
其中f1=(a1)^2+(b1)^2-(r1)^2,f2类似。
解的不同可能
(1)(2)连立的解,是两圆的公共点M(x1,y1),N(x2,y2)
如果是两组不等实数解,MN不重合且两圆相交,根轴是两圆的公共弦。
如果是相等实数解,MN重合,两圆相切,方程表示两圆的内公切线。
如果是共轭虚数解,两圆相离,只有代数规律发挥作用,在坐标系内没有实质。称M,N是共轭虚点。
尺规作图
相交,相切时根轴为两圆交点的连线.
内含时,作一适当的圆与两园相交,这圆与两圆的根轴的交点在根轴上.同理
再作一点,两点所在的直线即为根轴(等幂轴)
相关定理
1,平面上任意两圆的根轴垂直于它们的连心线;
2,若两圆相交,则两圆的根轴为公共弦所在的直线;
3,若两圆相切,则两圆的根轴为它们的内公切线;
4,若两圆外离,则两圆的根轴上的点分别引两圆的切线,则切线长相等。
5,蒙日定理(根心定理):平面上任意三个圆,若这三个圆圆心不共线,则三条根轴相交于一点,这个点叫它们的根心;若三圆圆心共线,则三条根轴互相平行;
6,反演后的圆和反演圆和被反演的圆3个圆共根轴。
容斥原理
也可表示为:设S为有限集,则
两个集合的容斥关系公式:A∪B =|A∪B| = |A|+|B| - |A∩B |(∩:重合的部分)
三个集合的容斥关系公式:|A∪B∪C| = |A|+|B|+|C| - |A∩B| - |B∩C| - |C∩A| + |A∩B∩C|抽屉原理
第一抽屉原理
原理1:把多于n+k个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里的东西不少于两件。
证明(反证法):如果每个抽屉至多只能放进一个物体,那么物体的总数至多是n×1,而不是题设的n+k(k≥1),故不可能。
原理2 :把多于mn(m乘以n)(n不为0)个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个
抽屉里有不少于(m+1)的物体。
证明(反证法):若每个抽屉至多放进m个物体,那么n个抽屉至多放进mn个物体,
与题设不符,故不可能。
原理3 :把无穷多件物体放入n个抽屉,则至少有一个抽屉里有无穷个物体。
原理1 、2 、3都是第一抽屉原理的表述。
第二抽屉原理
把(mn-1)个物体放入n个抽屉中,其中必有一个抽屉中至多有(m—1)个物体(例如,将3×5-1=14个物体放入5个抽屉中,则必定有一个抽屉中的物体数少于等于3-1=2)。
极端原理解题,就是在解决相关数学问题时,重点放在所研究问题的极端情况。
极端原理
最小数原理、最大数原理
命题一有限个实数中,必有一个最小数(也必有一个最大数)。
命题二在有限个或无限个正整数中,必有一最小数。
命题二可用集合的语言表述为,
最小数原理:若是自然数集的任一非空子集(注:有限或无限均可),则中必有
最小的数,即对属于的任何数,均有。
最短长度原理
最短长度原理1:任意给定平面上的两点,在所有连接这两点的曲线中,以直线段的长度为最短;(需注意此原理虽然是直观的,但对曲线和其长度的严格定义却颇费周折。)最短长度原理2:在连接一已知点和已知直线或已知平面的点的所有曲线中,以垂线段的长度为最短。
高中数学竞赛讲义(十六) ──平面几何 一、常用定理(仅给出定理,证明请读者完成) 梅涅劳斯定理设分别是ΔABC的三边BC,CA,AB或其延长线上的点,若三点共线,则 梅涅劳斯定理的逆定理条件同上,若 则三点共线。 塞瓦定理设分别是ΔABC的三边BC,CA,AB或其延长线上的点,若三线平行或共点, 则 塞瓦定理的逆定理设分别是ΔABC的三边 BC,CA,AB或其延长线上的点,若则三线共点或互相平行。 角元形式的塞瓦定理分别是ΔABC的三边BC,CA,AB所在直线上的点,则平行或共点 的充要条件是 广义托勒密定理设ABCD为任意凸四边形,则AB?CD+BC?AD≥AC?BD,当且仅当A,B,C,D四点共圆时取等号。
斯特瓦特定理设P为ΔABC的边BC上任意一点,P不同于B,C,则有 AP2=AB2?+AC2?-BP?PC. 西姆松定理过三角形外接圆上异于三角形顶点的任意一点作三边的垂线,则三垂足共线。 西姆松定理的逆定理若一点在三角形三边所在直线上的射影共线,则该点在三角形的外接圆上。 九点圆定理三角形三条高的垂足、三边的中点以及垂心与顶点的三条连线段的中点,这九点共圆。 蒙日定理三条根轴交于一点或互相平行。(到两圆的幂(即切线长)相等的点构成集合为一条直线,这条直线称根轴)欧拉定理ΔABC的外心O,垂心H,重心G三点共线,且 二、方法与例题 1.同一法。即不直接去证明,而是作出满足条件的图形或点,然后证明它与已知图形或点重合。 例1 在ΔABC中,∠ABC=700,∠ACB=300,P,Q为ΔABC内部两点,∠QBC=∠QCB=100,∠PBQ=∠PCB=200,求证:A,P,Q三点共线。 [证明] 设直线CP交AQ于P1,直线BP交AQ于P2,因为∠ACP= ∠PCQ=100,所以,①在ΔABP,ΔBPQ,ΔABC中由正弦定理有
高中数学竞赛平面几何知识点基础 1、相似三角形的判定及性质 相似三角形的判定: (1)平行于三角形一边的直线和其他两边(或两边的延长线)相交,所构成的三角形与原三角形相似; (2)如果一个三角形的两条边和另一个三角形的两条边对应成比例,并且夹角相等,那么这两个三角形相似(简叙为:两边对应成比例且夹角相等,两个三角形相似.); (3)如果一个三角形的三条边与另一个三角形的三条边对应成比例,那么这两个三角形相似(简叙为:三边对应成比例,两个三角形相似.); (4)如果两个三角形的两个角分别对应相等(或三个角分别对应相等),则有两个三角形相似(简叙为两角对应相等,两个三角形相似.). 直角三角形相似的判定定理: (1)直角三角形被斜边上的高分成两个直角三角形和原三角形相似; (2)如果一个直角三角形的斜边和一条直角边与另一个直角三角形的斜边和一条直角边对应成比例,那么这两个直角三角形相似. 常见模型: 相似三角形的性质: (1)相似三角形对应角相等 (2)相似三角形对应边的比值相等,都等于相似比 (3)相似三角形对应边上的高、角平分线、中线的比值都等于相似比 (4)相似三角形的周长比等于相似比 (5)相似三角形的面积比等于相似比的平方 2、内、外角平分线定理及其逆定理 内角平分线定理及其逆定理: 三角形一个角的平分线与其对边所成的两条线段与这个角的两边对应成比例。 如图所示,若AM平分∠BAC,则AB AC =BM MC 该命题有逆定理: 如果三角形一边上的某个点与这条边所成的两条线段与这条边的对角的两边对应成比例,那么该点与对角顶点的连
线是三角形的一条角平分线 外角平分线定理: 三角形任一外角平分线外分对边成两线段,这两条线段和夹相应的内角的两边成比例。 如图所示,AD平分△ABC的外角∠CAE,则BD DC =AB AC 其逆定理也成立:若D是△ABC的BC边延长线上的一点, 且满足BD DC =AB AC ,则AD是∠A的外角的平分线 内外角平分线定理相结合: 如图所示,AD平分∠BAC,AE平分∠BAC的外角 ∠CAE,则BD DC =AB AC =BE EC 3、射影定理 在Rt△ABC中,∠ABC=90°,BD是斜边AC上的高,则有射 影定理如下: BD2=AD·CD AB2=AC·AD BC2=CD·AC 对于一般三角形: 在△ABC中,设∠A,∠B,∠C的对边分别为a,b,c,则有 a=bcosC+ccosB b=ccosA+acosC c=acosB+bcosA 4、旋转相似 当一对相似三角形有公共定点且其边不重合时,则会产生另 一对相似三角形,寻找方法:连接对应点,找对应点连线和 一组对应边所成的三角形,可以得到一组角相等和一组对应 边成比例,如图中若△ABC∽△AED,则△ACD∽△ABE 5、张角定理 在△ABC中D为BC边上一点,则 sin∠BAD/AC+sin∠CAD/AB=sin∠BAC/AD 6、圆内有关角度的定理 圆周角定理及其推论: (1)圆周角定理指的是一条弧所对圆周角等于它所对圆心角的一半(2)同弧所对的圆周角相等 (3)直径所对的圆周角是直角,直角所对的弦是直径
数学竞赛训练题 1、函数()x x x x x f 44cos cos sin sin ++=的最大值是_______。 2、已知S n 、T n 分别是等差数列{}n a 与{}n b 的前n 项的和,且2412-+=n n T S n n ,则=+++15 61118310b b a b b a _______。 3、若函数()?? ? ?? +=x a x x f a 4log 在区间上为增函数,则a 的取值范围是为_______。 4、在四面体ABCD 中,已知DA ⊥平面ABC ,△ABC 是边长为2的正三角形,则当二面角A-BD-C 的正切值为2时,四面体ABCD 的体积为_______。 5、已知定义在R 上的函数()x f 满足: (1)()11=f ; (2)当10<
第三节 最大公约数 定义1 整数a 1, a 2, , a k 的公共约数称为a 1, a 2, , a k 的公约数.不全为零的整数a 1, a 2, , a k 的公约数中最大的一个叫做a 1, a 2, , a k 的最大公约数(或最大公因数),记为(a 1, a 2, , a k ). 由于每个非零整数的约数的个数是有限的,所以最大公约数是存在的,并且是正整数. 如果(a 1, a 2, , a k ) = 1,则称a 1, a 2, , a k 是互素的(或互质的);如果 (a i , a j ) = 1,1 ≤ i , j ≤ k ,i ≠ j , 则称a 1, a 2, , a k 是两两互素的(或两两互质的). 显然,a 1, a 2, , a k 两两互素可以推出(a 1, a 2, , a k ) = 1,反之则不然,例如(2, 6, 15) = 1,但(2, 6) = 2. 定理1 下面的等式成立: (ⅰ) (a 1, a 2, , a k ) = (|a 1|, |a 2|, , |a k |); (ⅱ) (a , 1) = 1,(a , 0) = |a |,(a , a ) = |a |; (ⅲ) (a , b ) = (b , a ); (ⅳ) 若p 是素数,a 是整数,则(p , a ) = 1或p ∣a ; (ⅴ) 若a = bq + r ,则(a , b ) = (b , r ). 由定理1可知,在讨论(a 1, a 2, , a n )时,不妨假设a 1, a 2, , a n 是正整数,以后我们就维持这一假设. 定理2 设a 1, a 2, , a k ∈Z ,记 A = { y ;y =∑=k i i i x a 1,x i ∈Z ,1 ≤ i ≤ k }. 如果y 0是集合A 中最小的正数,则y 0 = (a 1, a 2, , a k ).
高中数学竞赛培训资料 函数 例一. 定义在R 上的函数f(x)满足:f(x - x 1)=x 2+21x (对所有x ≠0) 则f(x)的表达式是 例二. 函数f(x)对任意正实数x ,y 满足f(xy)=f(x)+f(y),且f(2)=1,求f(641)之值。 例三. 设f(x)=x 4+ax 3+bx 2+cx+d ,其中a ,b ,c ,d 是常数,若f(1)=10,f(2)=20,f(3)=30, 求f(10)+f(-6) 例四. 对于每个实数x ,设f(x)是4x+1,x+2,-2x+4三个函数中的最小值,则f(x)的最大 值是多少? 例五. (91年全国联赛试题)设函数y=f(x)对一切实数x 都满足:f(3+x)=f(3-x),方程f(x)=0 恰有6个不同的实根,则这6个实根之和为 (A ) 18 (B ) 12 (C ) 9 (D ) 0 例六.(88年全国联赛试题)设有三个函数,第一个是y=)(x ?,它的反函数就是第二个函 数,而第三个函数的图象与第二个函数图象关于直线x+y=0对称,那么第三个函数是 (A) y=)(x ? (B )y=-)(x -? (C) y=-)(1x -? (D) y=-)(1 x --? 例七.设f(x)=2 442 +x ,求f(10011)+f(10012)+f(10013)++ f(10011000) 之值。 例八.定义在R 上的函数y=f(x)具有以下性质 1. 对任何x ∈R 都有f (x 3 ) = f 3 (x) 2. 对任何x 1, x 2 ∈R 且x 1≠x 2 都有f (x 1)≠f (x 2) 则f 2(-1)+f 2(0)+f 2(1)=
重点高中数学竞赛知识点
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数学 均值不等式 被称为均值不等式。·即调和平均数不超过几何平均数,几何平均数不超过算术平均数,算术平均数不超过平方平均数,简记为“调几算方”。 其中:,被称为调和平均数。 ,被称为几何平均数。 ,被称为算术平均数。 ,被称为平方平均数。 一般形式 设函数(当r不等于0时);(当r=0时),有时,。 可以注意到,Hn≤Gn≤An≤Qn仅是上述不等式的特殊情形,即 。 特例 ⑴对实数a,b,有(当且仅当a=b时取“=”号),(当且仅当a=-b时取“=”号) ⑵对非负实数a,b,有,即 ⑶对非负实数a,b,有 ⑷对实数a,b,有 ⑸对非负实数a,b,有 ⑹对实数a,b,有
⑺对实数a,b,c,有 ⑻对非负数a,b,有 ⑼对非负数a,b,c,有 在几个特例中,最著名的当属算术—几何均值不等式(AM-GM不等式): 当n=2时,上式即: 当且仅当时,等号成立。 根据均值不等式的简化,有一个简单结论,即。 排序不等式 基本形式: 排序不等式的证明 要证 只需证 根据基本不等式 只需证 ∴原结论正确 棣莫弗定理 设两个复数(用三角形式表示),则: 复数乘方公式:. 圆排列 定义 从n个不同元素中不重复地取出m(1≤m≤n)个元素在一个圆周上,叫做这n个不同元素的圆排列。如果一个m-圆排列旋转可以得到另一个m-圆排列,则认为这两个圆排列相 同。 计算公式 n个不同元素的m-圆排列个数N为: 特别地,当m=n时,n个不同元素作成的圆排列总数N为:。
1 第三章 函数 一、基础知识 定义1 映射,对于任意两个集合A ,B ,依对应法则f ,若对A 中的任意一个元素x ,在B 中都有唯一一个元素与之对应,则称f : A →B 为一个映射。 定义2 单射,若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射。 定义3 满射,若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ,都有一个x ∈A 使得f (x )=y ,则称f : A →B 是A 到B 上的满射。 定义4 一一映射,若f : A →B 既是单射又是满射,则叫做一一映射,只有一一映射存在逆映射,即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射,记作f -1: A →B 。 定义5 函数,映射f : A →B 中,若A ,B 都是非空数集,则这个映射为函数。A 称为它的定义域,若x ∈A , y ∈B ,且f (x )=y (即x 对应B 中的y ),则y 叫做x 的象,x 叫y 的原象。集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域。通常函数由解析式给出,此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围,如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数,若函数f : A →B (通常记作y =f (x ))是一一映射,则它的逆映射f -1: A →B 叫原函数的反函数,通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是:在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y ),然后将x , y 互换得y =f -1(x ),最后指出反函数的定义域即原函数的值域。例如:函数y =x -11的反函数是y =1-x 1(x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称。 定理2 在定义域上为增(减)函数的函数,其反函数必为增(减)函数。 定义7 函数的性质。 (1)单调性:设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2,总有f (x 1)
第五章 数列 一、基础知识 定义1 数列,按顺序给出的一列数,例如1,2,3,…,n ,…. 数列分有穷数列和无穷数列两种,数列{a n }的一般形式通常记作a 1, a 2, a 3,…,a n 或a 1, a 2, a 3,…,a n …。其中a 1叫做数列的首项,a n 是关于n 的具体表达式,称为数列的通项。 定理1 若S n 表示{a n }的前n 项和,则S 1=a 1, 当n >1时,a n =S n -S n -1. 定义2 等差数列,如果对任意的正整数n ,都有a n +1-a n =d (常数),则{a n }称为等差数列,d 叫做公差。若三个数a , b , c 成等差数列,即2b =a +c ,则称b 为a 和c 的等差中项,若公差为d, 则a =b -d, c =b +d. 定理2 等差数列的性质:1)通项公式a n =a 1+(n -1)d ;2)前n 项和公式: S n =d n n na a a n n 2 )1(2)(11-+=+;3)a n -a m =(n -m)d ,其中n , m 为正整数;4)若n +m=p +q ,则a n +a m =a p +a q ;5)对任意正整数p , q ,恒有a p -a q =(p -q )(a 2-a 1);6)若A ,B 至少有一个不为零,则{a n }是等差数列的充要条件是S n =An 2+Bn . 定义3 等比数列,若对任意的正整数n ,都有 q a a n n =+1,则{a n }称为等比数列,q 叫做公比。 定理3 等比数列的性质:1)a n =a 1q n -1 ;2)前n 项和S n ,当q ≠1时,S n =q q a n --1)1(1;当q =1时,S n =na 1;3)如果a , b , c 成等比数列,即b 2=ac (b ≠0),则b 叫做a , c 的等比中项;4)若m+n =p +q ,则a m a n =a p a q 。 定义4 极限,给定数列{a n }和实数A ,若对任意的ε>0,存在M ,对任意的n >M(n ∈N ),都有|a n -A |<ε,则称A 为n →+∞时数列{a n }的极限,记作.lim A a n n =∞ → 定义5 无穷递缩等比数列,若等比数列{a n }的公比q 满足|q |<1,则称之为无穷递增等比数列,其前n 项和S n 的极限(即其所有项的和)为q a -11(由极限的定义可得)。 定理3 第一数学归纳法:给定命题p (n ),若:(1)p (n 0)成立;(2)当p (n )时n =k 成立时能推出p (n )对n =k +1成立,则由(1),(2)可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 竞赛常用定理 定理4 第二数学归纳法:给定命题p (n ),若:(1)p (n 0)成立;(2)当p (n )对一切n ≤k 的自然数n 都成立时(k ≥n 0)可推出p (k +1)成立,则由(1),(2)可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 定理5 对于齐次二阶线性递归数列x n =ax n -1+bx n -2,设它的特征方程x 2=ax +b 的两个根为α,β:(1)若α≠β,则x n =c 1a n -1+c 2βn -1,其中c 1, c 2由初始条件x 1, x 2的值确定;(2)若α=β,则x n =(c 1n +c 2) αn -1,其中c 1, c 2的值由x 1, x 2的值确定。 二、方法与例题 1.不完全归纳法。 这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律,当然结论未必都是正确的,但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为:特殊→猜想→数学归纳法证明。 例1 试给出以下几个数列的通项(不要求证明);1)0,3,8,15,24,35,…;2)1,5,19,65,…;3)-1,0,3,8,15,…。 【解】1)a n =n 2-1;2)a n =3n -2n ;3)a n =n 2-2n . 例2 已知数列{a n }满足a 1= 21,a 1+a 2+…+a n =n 2a n , n ≥1,求通项a n . 【解】 因为a 1= 2 1,又a 1+a 2=22·a 2,
集合(一) 内容综述: 本讲先介绍了以下一些重要的概念:集合、子集、两集合相等、真子集、并集、交集、相对补集,然后介绍了著名的容斥原理,接着介绍了以下几个定律:零律、分配律、排中律、吸收律、补交转换律、德·摩根律。 然后通过6道例题分析了一部分集合题目的解题方法与技巧,同学们应在熟悉以上定义、定理、定律的基础上仔细分析例题材解法,争取可以独立解决训练题。 要点讲解: §1.基本理论 除了课内知识外,我们补充以下知识 相对补集:称属于A而不属于B的全体元素,组成的集合为B对A的相对补集或差集,记作A-B。 容斥原理:以表示集合A中元素的数目,我们有 ,其中为n个集合称为A的阶。 n阶集合的全部子集数目为。 A,B,C为三个集合,就有下面的定律。 (1)分配律 (2)零律
(3)排中律 (4)吸收律 (5)补交转换律 (6)德·摩根律的相对形式 例题分析: 例1:对集合{1,2,…,n}及其每一个非空了集,定义一个唯一确定的“交替和”如下:按照递减的次序重新排列该子集,然后交替地减或加后继的数所得的结果,例 如,集合的“交替和”是9-6+4-2+1=6.的“交替和”是6-5=1,的交替和是2。那么,对于n=7。求所有子集的“交替和”的总和。 分析;n=7时,集合{7,6,5,4,3,2,1}的非空子集有个,虽然子集数 目有限,但是逐一计算各自的“交替和”再相加,计算量仍然巨大,但是,根据“交替和”的定义,容易看到集合{1,2,3,4,5,6,7}与{1,2,3,4,5,6}的“交替 和”是7;可以想到把一个不含7的集和A与的“交替和”之和应为7。那么,我们也就很容易解决这个问题了。 解:集合{1,2,3,4,5,6,7}的子集中,除去{7}外还有个非空子集合,把这个非空子集两两结组后分别计算每一组中“交替和”之和,结组原则是设 这是把结合为一组,显然,每组中,“交替和”之和应为7,共有组.所以,所有“交替和”之和应该为 。
正态分布 要求层次 重难点 正态分布 A 利用实际问题的直方图,了解正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义. (一) 知识内容 1.概率密度曲线:样本数据的频率分布直方图,在样本容量越来越大时,直方图上面的折线所接近 的曲线.在随机变量中,如果把样本中的任一数据看作随机变量X ,则这条曲线称为X 的概率密度曲线. 曲线位于横轴的上方,它与横轴一起所围成的面积是1,而随机变量X 落在指定的两个数a b ,之间的概率就是对应的曲边梯形的面积. 2.正态分布 ⑴定义:如果随机现象是由一些互相独立的偶然因素所引起的,而且每一个偶然因素在总体的变化中都只是起着均匀、微小的作用,则表示这样的随机现象的随机变量的概率分布近似服从正态分布. 服从正态分布的随机变量叫做正态随机变量,简称正态变量. 正态变量概率密度曲线的函数表达式为22 ()2()2πx f x e μσσ --=?,x ∈R , 其中μ,σ是参数,且0σ>,μ-∞<<+∞. 式中的参数μ和σ分别为正态变量的数学期望和标准差.期望为μ、标准差为σ的正态分布通常记作 2(,)N μσ. 正态变量的概率密度函数的图象叫做正态曲线. ⑵标准正态分布:我们把数学期望为0,标准差为1的正态分布叫做标准正态分布. 例题精讲 高考要求 正态分布 x=μ O y x
⑶重要结论: ①正态变量在区间(,)μσμσ-+,(2,2)μσμσ-+,(3,3)μσμσ-+内,取值的概率分别是68.3%,95.4%,99.7%. ②正态变量在()-∞+∞,内的取值的概率为1,在区间(33)μσμσ-+,之外的取值的概率是0.3%,故正态变量的取值几乎都在距x μ=三倍标准差之内,这就是正态分布的3σ原则. (二)典例分析: 【例1】 已知随机变量X 服从正态分布2(3)N a , ,则(3)P X <=( ) A .1 5 B . 1 4 C .1 3 D . 12 【例2】 在某项测量中,测量结果X 服从正态分布() ()210N σσ>,,若X 在()01, 内取值的概率为0.4,则X 在()02, 内取值的概率为 . 【例3】 对于标准正态分布()01N , 的概率密度函数()2 2 x f x -=,下列说法不正确的是( ) A .()f x 为偶函数 B .()f x C .()f x 在0x >时是单调减函数,在0x ≤时是单调增函数 D .()f x 关于1x =对称 【例4】 已知随机变量X 服从正态分布2(2)N σ, ,(4)0.84P X =≤,则(0)P X =≤( ) A .0.16 B .0.32 C .0.68 D .0.84 【例5】 某种零件的尺寸服从正态分布(04)N ,,则不属于区间(44)-,这个尺寸范围的零件约占总数 的 . 【例6】 已知2(1)X N σ-, ~,若(31)0.4P X -=≤≤-,则(31)P X -=≤≤( ) A .0.4 B .0.8 C .0.6 D .无法计算 【例7】 设随机变量ξ服从正态分布(29)N ,,若(2)(2)P c P c ξξ>+=<-,则_______c =.
三角函数 一、基础知识 定义1 角,一条射线绕着它的端点旋转得到的图形叫做角。若旋转方向为逆时针方向,则角为正角,若旋转方向为顺时针方向,则角为负角,若不旋转则为零角。角的大小是任意的。 定义2 角度制,把一周角360等分,每一等价为一度,弧度制:把等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做一弧度。360度=2π弧度。若圆心角的弧长为L ,则其弧度数的绝对值|α|=r L ,其中r 是圆的半径。 定义3 三角函数,在直角坐标平面内,把角α的顶点放在原点,始边与x 轴的正半轴重合,在角的终边上任意取一个不同于原点的点P ,设它的坐标为(x ,y ),到原点的距离为r,则正 弦函数s in α= r y ,余弦函数co s α=r x ,正切函数tan α=x y ,余切函数cot α=y x ,正割函数se c α=x r ,余割函数c s c α=.y r 定理1 同角三角函数的基本关系式,倒数关系:tan α=αcot 1,s in α=αcsc 1,co s α=α sec 1;商数关系:tan α=αααααsin cos cot ,cos sin =;乘积关系:tan α×co s α=s in α,cot α×s in α=co s α;平方关系:s in 2α+co s 2α=1, tan 2α+1=se c 2α, cot 2α+1=c s c 2α. 定理2 诱导公式(Ⅰ)s in (α+π)=-s in α, co s(π+α)=-co s α, tan (π+α)=tan α, cot (π+α)=cot α;(Ⅱ)s in (-α)=-s in α, co s(-α)=co s α, tan (-α)=-tan α, cot (-α)=cot α; (Ⅲ)s in (π-α)=s in α, co s(π-α)=-co s α, tan =(π-α)=-tan α, cot (π-α)=-cot α; (Ⅳ)s in ??? ??-απ2=co s α, co s ??? ??-απ2=s in α, tan ?? ? ??-απ2=cot α(奇变偶不变,符号看象限)。 定理3 正弦函数的性质,根据图象可得y =s inx (x ∈R )的性质如下。单调区间:在区间 ?? ????+-22,22ππππk k 上为增函数,在区间??????++ππππ232,22k k 上为减函数,最小正周期为2π. 奇偶数. 有界性:当且仅当x =2kx +2π时,y 取最大值1,当且仅当x =3k π-2 π时, y 取最小值-1。对称性:直线x =k π+2 π均为其对称轴,点(k π, 0)均为其对称中心,值域为[-1,1]。这里k ∈Z . 定理4 余弦函数的性质,根据图象可得y =co s x (x ∈R )的性质。单调区间:在区间[2k π, 2k π+π]上单调递减,在区间[2k π-π, 2k π]上单调递增。最小正周期为2π。奇偶性:偶函数。对称性:直线x =k π均为其对称轴,点?? ? ?? +0,2ππk 均为其对称中心。有界性:当且仅当x =2k π时,y 取最大值1;当且仅当x =2k π-π时,y 取最小值-1。值域为[-1,1]。这里k ∈Z . 定理5 正切函数的性质:由图象知奇函数y =tanx (x ≠k π+ 2π)在开区间(k π-2π, k π+2π)上为增函数, 最小正周期为π,值域为(-∞,+∞),点(k π,0),(k π+2π ,0)均为其对称中心。 定理6 两角和与差的基本关系式:co s(α±β)=co s αco s β s in αs in β,s in (α±β)=s in αco s β±co s αs in β; tan (α±β)= .) tan tan 1()tan (tan βαβα ±
第三章 函数 一、基础知识 定义1 映射,对于任意两个集合A ,B ,依对应法则f ,若对A 中的任意一个元素x ,在B 中都有唯一一个元素与之对应,则称f : A →B 为一个映射. 定义2 单射,若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射. 定义3 满射,若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ,都有一个x ∈A 使得f (x )=y ,则称f : A →B 是A 到B 上的满射. 定义4 一一映射,若f : A →B 既是单射又是满射,则叫做一一映射,只有一一映射存在逆 映射,即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射,记作f -1 : A →B . 定义5 函数,映射f : A →B 中,若A ,B 都是非空数集,则这个映射为函数.A 称为它的定义域,若x ∈A , y ∈B ,且f (x )=y (即x 对应B 中的y 则y 叫做x 的象,x 叫y 的原象.集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域.通常函数由解析式给出,此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围,如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数,若函数f : A →B (通常记作y =f (x ))是一一映射,则它的逆映射f -1 : A →B 叫原函数的反函数,通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是:在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y ),然后将x , y 互换得y =f -1(x ),最后指出反函数的定义域即原函数的值域.例如:函数y = x -11的反函数是y =1-x 1 (x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称. 定理2 在定义域上为增(减)函数的函数,其反函数必为增(减)函数. 定义7 函数的性质. (1)单调性:设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2,总有 f (x 1)
初等数论简介 绪言:在各种数学竞赛中大量出现数论题,题目的内容几乎涉及到初等数论的所有专题。 1. 请看下面的例子: (1) 证明:对于同样的整数x 和y ,表达式2x+3y 和9x+5y 能同时被整除。(1894年首届匈牙利 数学竞 赛第一题) (2) ①设n Z ∈,证明213 1n -是168的倍数。 ②具有什么性质的自然数n ,能使123n ++++ 能整除123n ??? ?(1956年上海首届数学竞赛第一题) (3) 证明:3 231 122 n n n + +-对于任何正整数n 都是整数,且用3除时余2。(1956年北京、天津市首届数学竞赛第一题) (4) 证明:对任何自然数n ,分数 214 143 n n ++不可约简。(1956年首届国际数学奥林匹克竞赛第一题) (5) 令(,,,)a b g 和[,,,]a b g 分别表示正整数,,,a b g 的最大公因数和最小公倍数,试证: [][][][]()()()() 2 2 ,,,,,,,,,,a b c a b c a b b c c a a b b c c a =??(1972年美国首届奥林匹克数学竞赛第一题) 这些例子说明历来数论题在命题者心目中首当其冲。 2.再看以下统计数字: (1)世界上历史最悠久的匈牙利数学竞赛,从1894~1974年的222个试题中,数论题有41题,占18.5%。 (2)世界上规模最大、规格最高的IMO (国际数学奥林匹克竞赛)的前20届120道试题中有数论13题,占10.8% 。 这说明:数论题在命题者心目中总是占有一定的分量。如果将有一定“数论味”的计数型题目统计在内,那么比例还会高很多。 3.请看近年来国内外重大竞赛中出现的数论题: (1)方程323652x x x y y ++=-+的整数解(,)x y 的个数是( ) A 、 0 B 、1 C 、3 D 、无穷多 (2007全国初中联赛5) (2)已知,a b 都是正整数,试问关于x 的方程()2 1 02 x abx a b -++=是否有两个整数解? 如果有,请把它们求出来;如果没有,请给出证明。 (2007全国初中联赛12)
二次函数与命题 一、基础知识 1.二次函数:当≠a 0时,y =ax 2+bx +c 或f (x )=ax 2+bx +c 称为关于x 的二次函数,其对称轴为直线x =-a b 2,另外配方可得f (x )=a (x -x 0)2+f (x 0),其中x 0=-a b 2,下同。 2.二次函数的性质:当a >0时,f (x )的图象开口向上,在区间(-∞,x 0]上随自变量x 增大函数值减小(简称递减),在[x 0, -∞)上随自变量增大函数值增大(简称递增)。当a <0时,情况相反。 3.当a >0时,方程f (x )=0即ax 2+bx +c =0…①和不等式ax 2+bx +c >0…②及ax 2+bx +c <0…③与函数f (x )的关系如下(记△=b 2-4ac )。 1)当△>0时,方程①有两个不等实根,设x 1,x 2(x 1
高中数学竞赛模拟试题一 一 试 (考试时间:80分钟 满分100分) 一、填空题(共8小题,5678=?分) 1、已知,点(,)x y 在直线23x y += 上移动,当24x y +取最小值时,点(,)x y 与原点的距离是 。 2、设()f n 为正整数n (十进制)的各数位上的数字的平方之和,比如 ()22212312314 f =++=。记 1()() f n f n =, 1()(()) k k f n f f n +=, 1,2,3... k =,则 =)2010(2010f 。 3、如图,正方体1 111D C B A ABCD -中,二面角 1 1A BD A --的度数 是 。 4、在2010,,2,1 中随机选取三个数,能构成递增等差数列的概率是 。 5、若正数c b a ,,满足 b a c c a b c b a +- +=+,则c a b +的最大值是 。 6、在平面直角坐标系xoy 中,给定两点(1,2)M -和(1,4)N ,点P 在X 轴上移动,当MPN ∠取最大值时,点P 的横坐标是 。 7、已知数列...,,...,,,210n a a a a 满足关系式18)6)(3(1=+-+n n a a 且30=a ,则∑=n i i a 01 的值是 。 8、函数sin cos tan cot sin cos tan cot ()sin tan cos tan cos cot sin cot x x x x x x x x f x x x x x x x x x ++++=+++++++在(,)2 x o π∈时的最 小值为 。
二、解答题(共3题,分44151514=++) 9、设数列}{n a 满足条件:2,121==a a ,且 ,3,2,1(12=+=++n a a a n n n ) 求证:对于任何正整数n ,都有:n n n n a a 111+≥+ 10、已知曲线m y x M =-22:,0>x ,m 为正常数.直线l 与曲线M 的实轴不垂直,且依次交直线x y =、曲线M 、直线x y -=于A 、B 、C 、D 4个点,O 为坐标原点。 (1)若||||||CD BC AB ==,求证:AOD ?的面积为定值; (2)若BOC ?的面积等于AOD ?面积的3 1,求证:||||||CD BC AB == 11、已知α、β是方程24410()x tx t R --=∈的两个不等实根,函数=)(x f 1 22 +-x t x 的定义域为[,]αβ. (Ⅰ)求);(min )(max )(x f x f t g -= (Ⅱ)证明:对于) 2 ,0(π∈i u )3,2,1(=i ,若1sin sin sin 321=++u u u ,则 64 3 )(tan 1)(tan 1)(tan 1321<++u g u g u g . 二 试 (考试时间:150分钟 总分:200分) 一、(本题50分)如图, 1O 和2 O 与 ABC ?的三边所在的三条直线都相 切,,,,E F G H 为切点,并且EG 、FH 的 延长线交于P 点。 求证:直线PA 与BC 垂直。 二、(本题50分)正实数z y x ,,,满 足 1≥xyz 。证明: E F A B C G H P O 1。 。 O 2