2017福建省高中数学竞赛预赛试题

萌到你眼炸
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2020年08月16日 09:13
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2017年全国高中数学联赛(福建省赛区)预赛
暨2017年福建省高中数学竞赛试卷参考答案
(考试时间:2017年5月21日上午9:00-11:30,满分160分)
一、填空题(共10小题,每小题6分,满分60分。请直接将答案写在题中的横线上)
1. 已知集合
A

xlog
2
(x1)1

,< br>B

x
取值范围为 。
【答案】
(1,5)

【解答】由
log
2
(x1)1
,得
0x12

1x3

A( 1,3)

由xa2,得
2xa2

a2xa 2

B(a2,a2)


AB
,则a21

a23

a1

a5


AB
时,
a
的取值范围为
(1,5)

2.已知
f(x)
是定义在
R
上的奇函数,且函数
yf(x1)
为偶函数,当
1x0
时,
9
f(x)x
3
,则
f()

2
xa2
,若
AB
,则实数
a

【答案】
1

8
【解答】由函数
yf(x1)
为偶函数,知
f(x1) f(x1)


f(x)
为奇函数,

f(x 2)f(x)f(x)

f(x4)f(x2)f(x)

91111

f()f()f()()
3


22228
3.已知

a
n

为等比数列,且
a
1
a
2017
1
,若
f(x)
2
1x
2
,则
f(a
1
)f(a
2
)f(a
3
)L f(a
2017
)

【答案】
2017

12222x
2
2

2
2
。 【解答】由< br>f(x)
知,
f(x)f()
22
2
1
x1 x
1()
2
1xx1
1x
x

a
n

为等比数列,且
a
1
a
2017
1


a
1
a
2017
a
2
a
2016
a
3
a
2015
La
2 017
a
1
1


f(a
1
) f(a
2017
)f(a
2
)f(a
2016
)f( a
3
)f(a
2015
)Lf(a
2017
)f( a
1
)2


2

f(a
1)f(a
2
)f(a
3
)Lf(a
2017
)




f(a
1
)f(a
2017< br>)



f(a
2
)f(a
2016)



f(a
3
)f(a
2015
)

L

f(a
2017
)f(a
1)



1



22017


f(a
1
)f(a
2
)f(a
3
)Lf(a
2017
)2017
。 < br>4.将8个三好生名额分配给甲、乙、丙、丁4个班级,每班至少1个名额,则甲班恰好
分到2个 名额的概率为 。
【答案】
2

7
【解答】将8个三好生名额分配给甲、乙、丙、丁4个班级,每班至少1个名额的不同
335
种。分配方案有
C
7
(用隔板法:将8个名额排成一排,在它们形 成的7个空挡中插入3
块隔板,则每种插入隔板的方式对应一种名额分配方式,反之亦然。)
其中,甲班恰好分到2个名额的分配方案有
C
5
2
10
种。(相当 于将6个名额分配个3个
班级,每班至少1个名额。)
所以,所求的概率为
102


357
5.三棱锥
PABC
中,
△ABC
是边长为
23
的等边三角形,
P BPC5
,且二面角
PBCA
的大小为
45
,则三棱锥< br>PABC
的外接球的表面积为 。
【答案】
25


【解答】如图,取
BC
中点
D
, 连
AD

PD


△ABC
是边长为
2 3
的等边三角形,
PBPC5
知,
ADBC

PDBC

PD2

∴ < br>PDA
为二面角
PBCA
的平面角,
P
PDA45 

BC面PAD

面PAD面ABC


PO
1
AD

O
1
,则
PO
1
面ABC


PO
1
O
1
D1

O
1
A2

O
1

△ABC
的外心,三
棱锥
PABC
为正三棱锥。
设三棱锥
PABC< br>外接球的球心为
O
,半径为
R


O
在直 线
PO
1
上,且
PO
1
PO

(R 1)
2
2
2
R
2

R
球的表面积 为
4

R
2
25


x
2< br>y
2
1
上一点,
F
1

F
2为双曲线
C
的左、右焦点,
M

I
分6.已知
P
为双曲线
C


412
2
A
O
1
B
D
C
O
1
A
2
OA
2< br>。
5
,三棱锥
PABC
的外接
2
O
别为
△PF
1
F
2
的重心、内心,若
MIx
轴,则< br>△PF
1
F
2
内切圆的半径为 。
【答案】

6

2



【解 答】如图,不妨设点
P
在第一象限,
D

E

F< br>分别为
⊙I

△PF
1
F
2
三边相切的切< br>点。
则由切线长定理以及双曲线定义,得
2aPF
1
PF2
(PFFF
1
)(PEEF
2
)FF
1< br>EF
2
F
1
DF
2
D
(x
D
c)(cx
D
)2x
D


x
D
a2

x
M
x
I
x
D
2

y
0
)
,由
M

△PF
1
F
2
重心,知设
P(x
0
x
0
3x
M
6

y
0
46


PF
1
(64)
2
(46 0)
2
14

PF
2
(64)
2
(460)
2
10


△PF
1
F
2
内切圆半径为
r
,则 < br>1
S
△PF
1
F
2
(PF
1
P F
2
F
1
F
2
)r16r

2
另一方面,
11
S
△PF
1
F
2F
1
F
2
y
0
846166

22

16r166

r6

c
,7.在
△ABC
中,内角
A

B
、且
sinC cos
C
所对的边分别是
a

b

AA
 (2cosC)sin

22
cosA
3

a4,则
△ABC
的面积为 。
5
【答案】
6

【解答】由
sinCcos
AAAAA
(2cos C)sin
,知
2sinCcos
2
2(2cosC)sincos
22222

sinC(1cosA)(2cosC)sinA< br>,
sinCsinCcosA2sinAcosCsinA

∴ < br>sinCsinCcosAcosCsinA2sinA

sinCsin(C A)2sinA


sinCsinB2sinA
,即
cb2a


cosA
3

a4

5
3

4
2
b
2
c
2< br>2bccosA
,即
4
2
b
2
(8b)2
2b(8b)
,解得
b3

b5

5

3




b3

b5


,或


c5c3

114

△ABC
的面积
SbcsinA356

2258.若关于
x
的方程
x
2
axb30

a

bR
)在区间

1,2

上有实根,则< br>a
2
(b4)
2
的最小值为 。
【答案】
2

【解答】由
x
2
axb 30
知,
bx
2
ax3


a
2
(b4)
2
a
2
(x
2
a x1)
2
a
2
(x
2
1)
2
2 ax(x
2
1)a
2
x
2

(x
2
1)(x
2
12axa
2
)(x
2
1 )(xa)
2
x
2
1


x

1,2



a
2
(b4)
2
x
2
12
,当
x1
a1

b3
时,等号成立。

a
2
(b4)
2
的最小值为2。
9.函数
f(x)2x712x44x
的最大值为 。
【答案】
11

【解答】由柯西不等式知,
(2x7 12x44x)
2
(3
2x712x44x
2
2 6)

326
(326)(
2x712x44x
)11
2

326
当且仅当
32

2x 712x
32
9436
6
,即,
x8
时等号成立。

2x712x44x
44x
6

f(x)
的最大值为11。
AB
内(点
C

A< br>、
B
10.
A

B

C
为圆
O
上不同的三点,且
AOB120
,点
C
在劣弧
»
uuuruuruuur
不重合),若
OC

OA
< br>OB




R
),则


的取值范围为 。
【答案】

1,2


【解答】如图,连结
OC

AB
于点
D

uuuruuur
uuuruuruuur

ODmOC
,则由
OC

OA

OB
,得
uuuruuruuurODm

OAm

OB


A

D

B
三点共线,

m

m

1





1< br>。
m
C
A
E
O
D
B
不妨设圆的半 径为1,作
OEAB

E
,由
AOB120
,知< br>
4



OE
1

2
1
AB
内(点
C

A

B
不重合),且点
C
在劣弧
»

2

ODOE

1
m1
。于是,
1



2
2




的取值范围为

1,2

另解:如图,以
O
为原点,线段
AB
的垂直平分线所在直线为
y
轴建立直角坐标系。
1)

B(3,1)
。 不妨设圆
O
半径为2,则由
AOB120
,知
A(3,

C( 2cos

,2sin

)

uuuruuruuur< br>则由
OC

OA

OB
,得
(2co s

,2sin

)

(3,1)

(3,1)





2sin


AB
内(点
C

A

B
不重合)∵ 点
C
在劣弧
»


30

150


1
sin
1




2sin


1,2


2




的取值范围为

1,2



















5



二、解答题(共5小题,每小题20分,满分100分。要求写出解题过程)
11.若数列< br>
a
n

中的相邻两项
a
n

a< br>n1
是关于
x
的方程
x
2
nxc
n< br>0

n
1,2,3,…)
的两个实根,且
a
1< br>1

(1)求数列

a
n

的通项公式;
(2)设< br>b
n
c
2n1
,求数列

b
n

的通项公式及

b
n

的前
n
项的和< br>T
n

(必要时,可以利用:
1
2
2
2
3
2
Ln
2

n(n1)(2n1)

6
【解答】(1)依题意,由韦达定理,得
a
n
a
n1
n

c
n
a
n
a
n1


(a
n1
a
n2
)(a
n
a
n1
)(n1)n1
,即
a
n2
an
1
。 ……………… 5分

a
1
a
3

a
5
,…;和
a
2

a
4

a
6
,…,都是公差为1的等差数列。

a
1
1

a
2
1a
1
0

∴ 对
kN
*

a
2k1
k

a
2k
k1


n1
,n为奇数

2

a
n


。 ……………………… 10分
n2

,n为偶数

2
(2)由(1)知,
b
n
c
2n1
a
2n1
a
2n

2n112n2
n(n1)n
2
n

22
……………………………… 15分

Tn
(1
2
2
2
3
2
Ln
2
)(123Ln)

n(n1)(n1)

3
n(n1)(2n1)n(n1)


62
……………………………… 20分











6



2
x
2
y
2
12.已知椭圆< br>C

2

2
1

ab0
)过 点
P(2,
。过点
P
作两
1)
,且离心率为
2< br>ab
条互相垂直的直线分别交椭圆于
A

B
两点(
A

B
与点
P
不重合)。求证:直线
AB
过定点,< br>并求该定点的坐标。
ca
2
b
2
2
41

【解答】依题意,有
2

2
1
,且


aa2
ab
解得
a
2
6

b
2
3

x
2
y
2
1
。 …………………………… 5分 ∴ 椭圆
C
的方程为

63
易知 直线
AB
斜率存在,设
AB
方程为
ykxm


ykxm



x
2
y
2
,得
1

3

6
(2k
2
1) x
2
4mkx2m
2
60
……… ①
y
1
)

B(x
2
,y
2
)
, 设
A(x
1

2m
2
6
4mk

x1
x
2

2

x
1
x
2


2
2k1
2k1

………………………… 10分
uuruur

PAPB
知,
PAPB0


(x
1
2)(x
2
2)(y
1
1)(y
2
1)(x
1
2)(x
2
2)(k x
1
m1)(kx
2
m1)0


(k
2
1)x
1
x
2
(kmk2)(x
1
x
2
)m
2
2m50

2m
2
64mk
(kmk2)(
2
)m
2
2m 50
。 ∴
(k1)
2
2k12k1
2

3m
2
8mk4k
2
2m10
。 …………………………… 15分

(3m2k1)(m2k1)0

1)
,知
m2k10
。 由直线
AB
不过点
P(2,
2121

3m2k 10

mk
,直线
AB
方程化为
ykxk
3333
21
)
。 …………………………… 20分 ∴ 直线
AB
过定点
D(,
33




7



13.如图,
PA

PBC
分别是圆
O
的切线和割线,其中
A
为切点,
M
为切线PA
的中点,

AD

BC
相交于点
E
,弦
AB
延长线上的点
F
,满足
FBDFED

求证:
P

F

D
三点共线的充分必要条件是M

B

D
三点共线。
【解答一】由
PA
为圆
O
的切线知,
A
M
P
B
F
D
E
C
PADABD180


FBDABD180


PADFBDFED


EF∥AP
。 ………………… 5分
(1)若
M

B

D
三点共线。
设直线
AB

DP
交于点
F
1

AM
PF
1
DE
1
。 则由塞瓦定理知,
MPF
1
DEA
(第13题)

A
M
P
F
F
1
B
E
C
……………………… …… 10分

AMMP


PF
1
AE


EF
1
∥AP

F
1
DED
D
又点
F

F
1均在直线
AB
上,因此
F

F
1
重合。

P

F

D
三点共线。 ……………………………… 15分
(2)若
P

F

D
三点共线。
设直线
DB

AP
相交于点
M
1

则由塞瓦定理知,
AM
1
PFDE
1

M
1
PFDEA
P
A
M
M
1
B
F< br>D
E
C

EF∥AP


PFAE


FDED
AM
1
1
,< br>AM
1
M
1
P

M
1

PA
的中点
M
1
P
M

M
1
重合 。

M

B

D
三点共线。
由( 1)、(2)可得,
P

F

D
三点共线的充分必要条件是
M

B

D
三点共线。
………………………………………………… 20分





8



【解答二】由
FBDFED
知,
B

F

D

A
M
PB
F
D
E
C
E
四点共圆。

AFEBDE


PA
为圆
O
的切线知,
BDEPAF


AFEBDEPAF


EF∥AP
。………………… 5分
(1)若
M

B

D
三点共线。
连结
BM

DP

DF


M
为切线
PA
的中点知,
MPMB


MP
2
MA
2
MBMD
,即
MDMP< br>M
P
A
………………… 10分

△MPB∽△MDP


MDPMPBAPB

又由
B

F

D

E
四点共圆以 及
EF∥AP
知,
F
B
E
C
D
MDF BDFBEFAPB


MDFMDP


P

F

D
三点共线。 ………………… 15分
(2)若
P

F

D
三点共线。
设直线
DB

AP
相交于点
M
1
,则
PDM< br>1
FDBFEBM
1
PB


PM
1
BDM
1
P


△M
1
PB∽△M
1
DP


M< br>1
P
2
M
1
BM
1
D

M
1
A
2
M
1
BM
1
D


M
1
P
2
M
1
A
2

M
1
PM
1
A

因此,
M
1

PA
的中点,
M

M
1< br>重合。

M

B

D
三点共线。 < br>P
B
F
D
M
1
M
E
C
A< br>由(1)、(2)可得,
P

F

D
三点共线的充分 必要条件是
M

B

D
三点共线。
………………………………… 20分






9



14.已知
a0

f (x)ln(2x1)2ax4ae
x
4

(1)当
a1
时,求
f(x)
的最大值;
(2)判断函数
f(x)
零点的个数,并说明理由。
【解答】(1)当a1
时,
f(x)ln(2x1)2x4e
x
4

f

(x)
4
1
4e
x
0
, ∵
x
时,
f

(x)
2
(2x 1)
2
2
24e
x

2x1
1

f

(x)

(,)
上为减函数。
2

f

(0)2240

1

x0
时,
f

(x)0

x0
时,
f

(x)0

2
< br>1

0

上为增函数,在

0,

f(x)
在区间

,


上为减函数。

2


a1
时,
f(x)
的最大值为
f(0)0
。 ……………………………… 5分
(2)
f

(x)
4
2
4ae
x

2a4ae
x

f
 
(x)
2
(2x1)
2x1
1

a0
,且
x
时,
f

(x)0

2
1

f

(x)

(,)
上为减函数。
2
1

x
时,
f

(x)

x
时,
f

(x)

2

f

(x)
存在唯一实根,设此根为
x
0



1
xx
0
时,
f

(x)0

xx
0
时,
f

(x)0

2

1

x
0

上为增函数,在< br>
x
0


f(x)
在区间

,


上为减函数。
f(x)
有最大值
f(x
0
)


2

……………………………………… 10分
① 当
a1
时,由(1)知,
f(x)
有唯一零点。
② 当
0a1
时,由
f

(0)22a4a22a0< br>知,
x
0
0


f(x
0
)f(0)4a40

1

x
时,
f(x)

x
时,
f(x)

2

10



1
)
内各有一个零点。 ∴
f(x)
在区间
(, x
0
)

(x
0

2
∴ 当
0a1
时,
f(x)
有两个零点。 …………………… 15分
1
③ 当
a1
时,由
f
< br>(0)22a0
,知
x
0
0

2
f

(x
0
)
22
2a4ae
x
0
0
,知
4ae
x
0
2a

2x
0
12x
0
1
2
2a)4

2x
0
1

f(x
0
)ln(2x
0
1)2ax
0
4ae
x
0
4ln(2x0
1)2ax
0
(
ln(2x
0
1)2a x
0

2
1
2a4
,(
x
00
)。
2x
0
1
2

g(x)ln( 2x1)2ax
2
2a4

2x1
24
1
2a0
, ∵
x0
时,
g

(x)
2x1(2x1)
2
2

1

0

上为增函数。 ∴
g(x)
在区间

,
2

1
∴ < br>x0
时,
g(x)g(0)22a0
。于是,
f(x< br>0
)0

2

a1
时,
f(x)
不存在零点。
综合得,当
0a1
时,
f(x)
有两个零点;当
a1
时,
f(x)
只有1个零点;当
a1
时,
f(x)
不存在零点。 …………………………… 20分













11



15.设
a
1

a
2

a
3
a
4

a
5
是5个正实数(可以相等)。证明:一定 存在4个互不相同的
下标
i

j

k

l
,使得
a
i
a
k
1


a< br>j
a
l
2
【解答】不妨设
a
1
a
2
a
3
a
4
a
5
,考虑以下5个分数: < br>a
a
1
aaa

3

1

2

4
,……………………… ①
a
2
a
4a
5
a
3
a
5
它们都属于区间

0, 1

。 …………………………………… 5分

1

1

1

1

1< br>
,由抽屉原理知,区间

0,



,1

中一把区间

0,1

分成两个区间:

0,




22
22




定有一个区间至少包含①中的3个数(记这3个数依次为
a
b

c
)。
………………………………………… 10分
将①中的5个数依次围成一个圆圈,则①中任意三个数中都有两个数是相邻的(
是相邻的)。即
a

b

c
中至少有两个数是相邻的。
………………………………………… 15分
假设
a

b
相邻,则
ab
1
2
a
1
a

4
a
2
a
5另一方面,由①中5个分数的分子、分母的下标特征知,围成的圆圈中,任意相邻两个
分数的分子、 分母的4个下标互不相同。
于是,
a

b
对应的分数的分子、分母的4个下标符合要求。
因此,结论成立。 ………………………………… 20分












12

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