2017福建省高中数学竞赛预赛试题
面试问题及回答-知识就是力量演讲稿
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
(x1)1
,<
br>B
x
取值范围为 。
【答案】
(1,5)
【解答】由
log
2
(x1)1
,得
0x12
,
1x3
,
A(
1,3)
。
由xa2,得
2xa2
,
a2xa
2
,
B(a2,a2)
。
若
AB
,则a21
或
a23
,
a1
或
a5
。
∴
AB
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
yf(x1)
为偶函数,当
1x0
时,
9
f(x)x
3
,则
f()
。
2
xa2
,若
AB
,则实数
a
的
【答案】
1
8
【解答】由函数
yf(x1)
为偶函数,知
f(x1)
f(x1)
。
又
f(x)
为奇函数,
∴
f(x
2)f(x)f(x)
,
f(x4)f(x2)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
1x
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
1xx1
1x
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
La
2
017
a
1
1
。
∴
f(a
1
)
f(a
2017
)f(a
2
)f(a
2016
)f(
a
3
)f(a
2015
)Lf(a
2017
)f(
a
1
)2
。
∴
2
f(a
1)f(a
2
)f(a
3
)Lf(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
22017
。
∴
f(a
1
)f(a
2
)f(a
3
)Lf(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
335
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
PABC
中,
△ABC
是边长为
23
的等边三角形,
P
BPC5
,且二面角
PBCA
的大小为
45
,则三棱锥<
br>PABC
的外接球的表面积为 。
【答案】
25
【解答】如图,取
BC
中点
D
,
连
AD
,
PD
。
由
△ABC
是边长为
2
3
的等边三角形,
PBPC5
知,
ADBC
,
PDBC
,
PD2
。
∴ <
br>PDA
为二面角
PBCA
的平面角,
P
PDA45
,
BC面PAD
,
面PAD面ABC
。
作
PO
1
AD
于
O
1
,则
PO
1
面ABC
。
∴
PO
1
O
1
D1
,
O
1
A2
,
O
1
为
△ABC
的外心,三
棱锥
PABC
为正三棱锥。
设三棱锥
PABC<
br>外接球的球心为
O
,半径为
R
。
则
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
PABC
的外接
2
O
别为
△PF
1
F
2
的重心、内心,若
MIx
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
与
△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
2aPF
1
PF2
(PFFF
1
)(PEEF
2
)FF
1<
br>EF
2
F
1
DF
2
D
(x
D
c)(cx
D
)2x
D
∴
x
D
a2
,
x
M
x
I
x
D
2
。
y
0
)
,由
M
为
△PF
1
F
2
重心,知设
P(x
0,
x
0
3x
M
6
,
y
0
46
。
∴
PF
1
(64)
2
(46
0)
2
14
,
PF
2
(64)
2
(460)
2
10
。
设
△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
)r16r
。
2
另一方面,
11
S
△PF
1
F
2F
1
F
2
y
0
846166
。
22
∴
16r166
,
r6
。
c
,7.在
△ABC
中,内角
A
、
B
、且
sinC
cos
C
所对的边分别是
a
、
b
、
AA
(2cosC)sin
,
22
cosA
3
,
a4,则
△ABC
的面积为 。
5
【答案】
6
【解答】由
sinCcos
AAAAA
(2cos
C)sin
,知
2sinCcos
2
2(2cosC)sincos。
22222
∴
sinC(1cosA)(2cosC)sinA<
br>,
sinCsinCcosA2sinAcosCsinA
。
∴ <
br>sinCsinCcosAcosCsinA2sinA
,
sinCsin(C
A)2sinA
。
∴
sinCsinB2sinA
,即
cb2a
。
又
cosA
3
,
a4
。
5
3
∴
4
2
b
2
c
2<
br>2bccosA
,即
4
2
b
2
(8b)2
2b(8b)
,解得
b3
或
b5
。
5
3
b3
b5
∴
,或
。
c5c3
114
∴
△ABC
的面积
SbcsinA356
。
2258.若关于
x
的方程
x
2
axb30
(
a
,
bR
)在区间
1,2
上有实根,则<
br>a
2
(b4)
2
的最小值为
。
【答案】
2
【解答】由
x
2
axb
30
知,
bx
2
ax3
。
∴
a
2
(b4)
2
a
2
(x
2
a
x1)
2
a
2
(x
2
1)
2
2
ax(x
2
1)a
2
x
2
(x
2
1)(x
2
12axa
2
)(x
2
1
)(xa)
2
x
2
1
。
∵
x
1,2
,
∴
a
2
(b4)
2
x
2
12
,当
x1
,a1
,
b3
时,等号成立。
∴
a
2
(b4)
2
的最小值为2。
9.函数
f(x)2x712x44x
的最大值为
。
【答案】
11
【解答】由柯西不等式知,
(2x7
12x44x)
2
(3
2x712x44x
2
2
6)
326
(326)(
2x712x44x
)11
2
。
326
当且仅当
32
2x
712x
32
9436
6
,即,
x8
时等号成立。
2x712x44x
44x
6
∴
f(x)
的最大值为11。
AB
内(点
C
与
A<
br>、
B
10.
A
、
B
、
C
为圆
O
上不同的三点,且
AOB120
,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
交
AB
于点
D
。
uuuruuur
uuuruuruuur
设
ODmOC
,则由
OC
OA
OB
,得
uuuruuruuurODm
OAm
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
OEAB
于
E
,由
AOB120
,知<
br>
4
OE
1
。
2
1
AB
内(点
C
与
A
、
B
不重合),且点
C
在劣弧
»
,
2
∵
ODOE
∴
1
m1
。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
AOB120
,知
A(3,
设
C(
2cos
,2sin
)
。
uuuruuruuur<
br>则由
OC
OA
OB
,得
(2co
s
,2sin
)
(3,1)
(3,1)
。
∴
2sin
。
AB
内(点
C
与
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>n1
是关于
x
的方程
x
2
nxc
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
2n1
,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
Ln
2
n(n1)(2n1)
)
6
【解答】(1)依题意,由韦达定理,得
a
n
a
n1
n
,
c
n
a
n
a
n1
。
∴
(a
n1
a
n2
)(a
n
a
n1
)(n1)n1
,即
a
n2
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。
又
a
1
1
,
a
2
1a
1
0
。
∴ 对
kN
*
,
a
2k1
k
,
a
2k
k1
。
n1
,n为奇数
2
即
a
n
。
……………………… 10分
n2
,n为偶数
2
(2)由(1)知,
b
n
c
2n1
a
2n1
a
2n
2n112n2
n(n1)n
2
n
。
22
……………………………… 15分
∴
Tn
(1
2
2
2
3
2
Ln
2
)(123Ln)
n(n1)(n1)
。
3
n(n1)(2n1)n(n1)
62
……………………………… 20分
6
2
x
2
y
2
12.已知椭圆<
br>C
:
2
2
1
(
ab0
)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
ykxm
。
ykxm
由
x
2
y
2
,得
1
3
6
(2k
2
1)
x
2
4mkx2m
2
60
……… ①
y
1
)
,
B(x
2
,y
2
)
, 设
A(x
1
,
2m
2
6
4mk
则
x1
x
2
2
,
x
1
x
2
。
2
2k1
2k1
…
………………………… 10分
uuruur
由
PAPB
知,
PAPB0
。
∴
(x
1
2)(x
2
2)(y
1
1)(y
2
1)(x
1
2)(x
2
2)(k
x
1
m1)(kx
2
m1)0
,
即
(k
2
1)x
1
x
2
(kmk2)(x
1
x
2
)m
2
2m50
。
2m
2
64mk
(kmk2)(
2
)m
2
2m
50
。 ∴
(k1)
2
2k12k1
2
∴
3m
2
8mk4k
2
2m10
。
…………………………… 15分
∴
(3m2k1)(m2k1)0
。
1)
,知
m2k10
。
由直线
AB
不过点
P(2,
2121
∴
3m2k
10
,
mk
,直线
AB
方程化为
ykxk。
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,
弦
AD
、
BC
相交于点
E
,弦
AB
延长线上的点
F
,满足
FBDFED
。
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
PADABD180
。
又
FBDABD180
,
∴
PADFBDFED
。
∴
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
∵
AMMP
,
∴
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
为
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
FBDFED
知,
B
、
F
、
D
、
A
M
PB
F
D
E
C
E
四点共圆。
∴
AFEBDE
。
由
PA
为圆
O
的切线知,
BDEPAF
。
∴
AFEBDEPAF
。
∴
EF∥AP
。………………… 5分
(1)若
M
、
B
、
D
三点共线。
连结
BM
、
DP
、
DF
。
由
M
为切线
PA
的中点知,
MPMB
。
MP
2
MA
2
MBMD
,即
MDMP<
br>M
P
A
………………… 10分
∴
△MPB∽△MDP
。
∴
MDPMPBAPB
。
又由
B
、
F
、
D
、
E
四点共圆以
及
EF∥AP
知,
F
B
E
C
D
MDF
BDFBEFAPB
。
∴
MDFMDP
。
∴
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
FDBFEBM
1
PB
。
又
PM
1
BDM
1
P
,
∴
△M
1
PB∽△M
1
DP
。
∴
M<
br>1
P
2
M
1
BM
1
D
。 又
M
1
A
2
M
1
BM
1
D
,
∴
M
1
P
2
M
1
A
2
,
M
1
PM
1
A
。
因此,
M
1
为
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
a0
,
f
(x)ln(2x1)2ax4ae
x
4
。
(1)当
a1
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a1
时,
f(x)ln(2x1)2x4e
x
4
,
f
(x)
4
1
4e
x
0
, ∵
x
时,
f
(x)
2
(2x
1)
2
2
24e
x
。
2x1
1
∴
f
(x)
在
(,)
上为减函数。
2
又
f
(0)2240
,
1
∴
x0
时,
f
(x)0
;
x0
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
∴
a1
时,
f(x)
的最大值为
f(0)0
。
……………………………… 5分
(2)
f
(x)
4
2
4ae
x
2a4ae
x
,
f
(x)
2
(2x1)
2x1
1
当
a0
,且
x
时,
f
(x)0
。
2
1
∴
f
(x)
在
(,)
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
。
则
1
xx
0
时,
f
(x)0
;
xx
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
a1
时,由(1)知,
f(x)
有唯一零点。
②
当
0a1
时,由
f
(0)22a4a22a0<
br>知,
x
0
0
。
∴
f(x
0
)f(0)4a40
。
1
又
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
0a1
时,
f(x)
有两个零点。
…………………… 15分
1
③ 当
a1
时,由
f
<
br>(0)22a0
,知
x
0
0
。
2由
f
(x
0
)
22
2a4ae
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
4ln(2x0
1)2ax
0
(
ln(2x
0
1)2a
x
0
2
1
2a4
,(
x
00
)。
2x
0
1
2
设
g(x)ln(
2x1)2ax
2
2a4
。
2x1
24
1
2a0
, ∵
x0
时,
g
(x)
2x1(2x1)
2
2
1
0
上为增函数。 ∴
g(x)
在区间
,
2
1
∴ <
br>x0
时,
g(x)g(0)22a0
。于是,
f(x<
br>0
)0
。
2
∴
a1
时,
f(x)
不存在零点。
综合得,当
0a1
时,
f(x)
有两个零点;当
a1
时,
f(x)
只有1个零点;当
a1
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,
或
,1
中一把区间
0,1
分成两个区间:
0,
和
,
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
与
b
相邻,则
ab
1
。 2
a
1
a
与
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