高中数学竞赛赛题精选(带)

余年寄山水
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2020年08月16日 10:56
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高中数学竞赛赛题精选
一、选择题(共12题)
1.定义在R上的函数yf(x)
的值域为[m,n],则
yf(x1)
的值域为( )
A.[m,n]





B.[m-1,n-1]
C.[
f(m1),f(n1)
] D.无法确定
解:当函数的图像左右平移时,不改变函数的值域.故应选A.
2.设等差数 列{
a
n
}满足
3a
8
5a
13
,且< br>a
1
0,S
n
为其前n项之和,则
S
n
( nN

)
中最大的是( )
A.
S
10
B.
S
11
C.
S
20
D.
S
21

解:设等 差数列的公差为d,由题意知3(
a
1
+7d)=5(
a
1
+12d),即d=-

a
n
=
a
1
+( n-1)d=
a
1
-
选C.
3.方程log
2
x=3cosx共有( )组解.
A.1 B.2 C.3 D.4
解:画 出函数y=log
2
x和y=3cosx的图像,研究其交点情况可知共有3组解.应选C.
4.已知关于x的一元二次方程
x
2
a
2
1xa2 0
的一个根比1大,另一个根比1小,则(



B.
a1

a1

D.
a2

a1





2
a
1
,
39
2412
a
1
(n-1)=
a
1
( -n),欲使
S
n
(nN

)
最大,只须
an
≥0,即n≤20.故应
393939

A.
1a1

C.
2a1

解:令f(x)=
x
2
a
2

1
x a
2
,其图像开口向上,由题意知f(1)<0,即

1
2
a
2
11a2
<0,
整理得a
2
a
2

0
,解之得
2a1,应选C.
5.已知

,

为锐角,
sin

x,cos

y,
cos()
,则y与x的函数关 系为( )
A.
y
B.
y
C.
y


3
5
343
1x
2
x (x1)

555
34
1x
2
x (0x1)

55
343
1x
2
x (0x)

555


D.
y
34
1 x
2
x (0x1)

55
解:ycos< br>
cos

(



)

cos(



)cos

sin(< br>


)sin



34
2
1xx
55

y(0,1)

01x
2

3
5
43
x
1< br> , 得
x(,1)
.故应选A.
55


1< br>

6.函数
ysinx
的定义域为

a,b
,值域为

1,

,则
2
的最大值是( )
A.

B.
2

< br>C.
4
3
ba
2
1
5

4

D.
3
3
-6-4-22468
-1
-2
-3
解:如右图,要使函数
ysinx
在定义域

a,b

上,值域
-4

-5

7
4


1

,则的最大值是
.故应选C.
 1,
ba
()

2
663

7.设锐 角

使关于x的方程x
2
+4xcos

+cot

=0有重根,则

的弧度数为 ( )

5


5


A.
6
B.
12

12
C.
6

12
D.
12
1
解:由方程有重根,故
4
=4cos
2

-cot

=0,

5

∵ 0<

<
2
,2sin2

=1,

=
12

12
.选B.
( )
666623232323
A.[-
2

2
] B.(-
2

2
) C.(-
3

3
] D.[-
3

3
]
66
解:点(0,b)在椭圆内 或椭圆上,2b
2
≤3,b∈[-
2

2
].选A.
1
9.不等式log
2
x-1+
2
log
1
x
3
+2>0的解集为
2
8.已知M={(x,y)|x
2+2y
2
=3},N={(x,y)|y=mx+b}.若对于所有的m∈R,均有M∩N ,则b的取值范围是
A.[2,3) B.(2,3] C.[2,4) D.(2,4] < br>3
解:令log
2
x=t≥1时,t-1>
2
t-2.t∈[ 1,2),x∈[2,4),选C.


10.设点O在ABC的内部,且有+2+3 =,则ABC的面积与AOC的面积的
( )
A
比为
35
A.2 B.
2
C.3 D.
3

解:如图,设AOC=S,则OC
1
D=3S,O B
1
D=OB
1
C
1
=3S,
AOB=OB D=1.5S

OBC=0.5S,ABC=3S.选C.
11.设三位数n =,若以a,b,c为三条边长可以构成一个等腰(含等边)三角
则这样的三位数n有( )
A.45个 B.81个 C.165个 D.216个
解:⑴等边三角形共9个;
B
B
1
D
O< br>S
C
C
1
形,
⑵ 等腰但不等边三角形:取两个不同数码(设 为a

b),有36种取法,以小数为底时总能构成等腰三角形,
而以大数为底时,b b=2,1(4种);a=3,2时,b=1(2种),共有20种不能取的值.共有236- 20=52种方法,而每取一组数,可有3
种方法构成三位数,故共有523=156个三位数
即可取156+9=165种数.选C.
12.顶点为P的圆锥的轴截面是等腰直角三角形, A是底面圆周上的点,B是底面圆内的点,O为底面圆圆
心,AB⊥OB,垂足为B,OH⊥PB,垂足 为H,且PA=4,C为PA的中点,则当三棱锥O

HPC的体积最大时,OB
的长 为 ( )
525626
A.
3
B.
3
C.
3
D.
3

解:AB⊥OB,PB⊥AB,AB⊥面POB,面PAB⊥面POB.
OH⊥PB,OH⊥面PAB,OH⊥HC,OH⊥PC,
又,PC⊥OC,PC⊥面OCH.PC是三棱锥P-OCH的高.PC=OC=2.
P
而OCH的面积在OH=HC=2时取得最大值(斜边=2的直角三角形).
2 6
当OH=2时,由PO=22,知∠OPB=30,OB=POtan30=
3

1
又解:连线如图,由C为PA中点,故V
O

PBC
=
2
V
B

AOP

PHPO
2
2
而V
O

PHC
∶V
O

PBC=
PB
=
PB
2
(PO=PH·PB).
记PO=OA=22=R,∠AOB=

,则
111
V
P

AOB
=
6
R
3
sin

co s

=
12
R
3
sin2

,V
B

PCO
=
24
R
3
sin2


PO
2
R
2
12sin2

1
3< br>PB
2
=
R
2
+R
2
cos
2
=
1+cos
2

=
3+cos2

.V
O

PHC
=
3+cos2


12
R

A
C
O
H
B


2 cos2

(3+cos2

)-(-2sin2

)si n2

sin2

13
∴ 令y=,y=
=0,得cos 2

=-
,cos

=
33

3+c os2

(3+cos2

)
2
26
∴ OB=
3
,选D.
二、填空题(共10题)
13. 设
S
n
为等差数列

a
n

的前
n
项和,若
S
5
10

S
10
5
,则公差为
解:设等差数列

a
n

的首项为
a
1< br>,公差为
d
.
由题设得


5a
110d10,

a
1
2d2,


解之得
d1
.

10a
1
4 5d5,

2a
1
9d1,
14. 设
f(x) log
a
(xb)
(a0

a1)
的图象经过点< br>(2,1)
,它的反函数的图象经过点
(2,8)
,则
ab
等于
4
.
解:由题设知


log
a
(2b)1,

(2b)a,
化简得


2
log(8b) 2,

a

(8b)a.

a
1
3 ,

a
2
2,
解之得



(舍去). 故
ab
等于4.
b1;b4.

1

2
2x
2
x1
)f(lg(x
2
6x20))0

15.已知函数
yf(x)
的图象如 图,则满足
f(
2
x2x1
x
的取值范围为
x[2,1)

解: 因为
lgx
2
6x2 0lg(x3)
2
11lg111
,所以

lg

x
2
6x20

0
. 于是,由图象可知,
2x1x2
1
,即
0
,解得
x1x1
2x1
. 故x的取值范围为
x[2,1)

16.圆锥曲线
x
2
y
2
6x2y10|xy3|0
的离心率是
2

解 :原式变形为
(
x
3)
2

(
y
1)
2

|
xy
3|
,即
(x3)
2
(y1)
2


2
|x y3|
2
.所以动点
(x,y)
到定点
(31),
的 距离与它到直线
xy30
的距离


之比为
2
.故此动点轨迹为双曲线,离心率为
2

17.在
ABC
中,已知
tanB3

sinC22

AC36
,则
ABC
的面积为
3
S
ABC
8362

解:在
ABC
中,由
tanB3

B60
.由正弦定理得
AB
ACsinC
8

sinB
因为
arcsin
22
1
60
,所以 角
C
可取锐角或钝角,从而
cosC

3
3
23

.故
36
sinAsin(BC )sinBcosCcosBsinC
S
ABC

ACAB
sinA8362

2
18. 设命题
P
:
a
2
a
,命题
Q
: 对任何
x
R
,都有
x
2
4ax10
. 命题
P

Q
中有
且仅有一个成立,则实数
a
的取值范围是

11
a
0

a1
.
2 2
解:由
a
2
a

0a1
.由
x< br>2

4
ax
1

0
对于任何
x
R
成立,得
16a
2
40
,即

11
a
.因为命题
P

Q
有且仅有一个成立,故实数
22
a
的取值范围是

11
a0

a1

22
19.
cos
2
75
o
cos
2
15
o
cos75
o
cos15< br>o
的值是 .
解:
cos
2
75
o
cos
2
15
o
cos75
o
cos1 5
o

=cos²75°+sin²75°+sin15°·cos15°
=1+

20.定义在
R
上的函数
f(x)
满足
f (1)2
,且对任意的
xR
,都有
f

(x)
14
=
2sin30°
5
1
,则不等式
2
f( log
2
x)
log
2
x3
的解集为 .
2


解:令g﹙x﹚=2f﹙x﹚-x,由
f

(
x
) <12得,2
f

(
x
) -1<0,即< br>g'
﹙x﹚<0,g(x)在R上为减函数,且
log
2
X
g (1)=2f(1)-1=3,不等式f(log2X)>
2

化为2f(log2X )—log2X≥3,即g(log2X)>g(1),由g(x)的单调性得:log2X<1,解得,0uuuruuur
21.圆
O
的方程为
xy1

A(1,0)
,在圆
O
上取一个动点
B
,设点
P
满足
AP

OB(

R)

uuur uuur
APAB1
.则
P
点的轨迹方程为 .
22
解:设P(x,y),
AB

OB
(λϵR )得B(k(x—1),ky),(λ=
k=
又点B在圆x
2
+y
2
=1上,则
k
2
(x-1)
2
+k
2
y
2
=1 ②
由①②消去k得y
2
=2x-1
1
)。将坐标代入
AP
.
AB
=1可得
k
x

22
(x1) y
L、l
100
为100条共面且不同的直线,若其中编号为
4k(kN
*
)
的直线互相平行,编号为
4k1
的直线22.
l1
、l
2

都过定点
A
.则这100条直线的交点个数 最多为 .
解:100条直线任意两条的组合有C
2
100,其中编号为4k(kϵN
*
)的直线互相平行,编号为4k—1的直线都过
定点 A,所以这100条直线的交点个数最多为
C
2
100
—C
2
25
—C
2
25
+1=4351
23.过正四面体
A
1
A
2
A
3
A
4
的四个顶点分别作四个相互平行的平面

1


2


3


4
,若每相邻两个平面间的距离
都为1 ,则该四面体的体积为 .
解:如图:将四面体补成一个正方体,E
1
, F
1
分别是A
1
B
1 ,
C
1
D
1
的中点 ,面EF
1
D
1
D和面BB
1
F
1
F是两个平行平面,它们的
距离是1.
设正方体的棱长为a, A
1
M=MN=1 , 则A
1
E
1
=
a

2
D
1
E
1
=
A
1
D
1
2
A
1
E
1
2
=
5
a.
2
由A
1
D
1 *
A
1
E
1
=A
1
M
1*
D
1
E
1
得a=
5
.
所以,四面体的体积为V=a
3
—4×
三、解答题(共3题)
1
3
55
a =.
3
6
24.在锐角三角形AB C中,AB上的高CE与AC上的高BD相交于点H,以DE为直径的圆分别交AB、AC于
F、G两点 ,FG与AH相交于点K,已知BC=25,BD=20,BE=7,求AK的长.


解:∵ BC=25,BD=20,BE=7,
∴ CE=24,CD=15.
6
∵ AC·BD=CE·AB, AC=
5
AB, ①
∵ BD⊥AC,CE⊥AB,B、E、D、C共圆,
66
AC(AC-15)=AB(AB -7),
5
AB(
5
AB-15)=AB(AB-18),
∴ AB=25,AC=30.AE=18,AD=15.
1
∴ DE=
2
AC=15.
延长AH交BC于P, 则AP⊥BC.
∴ AP·BC=AC·BD,AP=24.
连DF,则DF⊥AB,
1
∵ AE=DE,DF⊥AB.AF=
2
AE=9.
∵ D、E、F、G共圆,∠AFG=∠ADE=∠ABC,AFG∽ABC,
AKAF924216

AP
=
AB
,AK=
25
=
25


25.在平面直角坐标系XOY中,y轴正半轴上的点列{A
n
}与曲线y =2x(x≥0)上的点列{B
n
}满足
1
|OA
n
|=| OB
n
|=
n
,直线A
n
B
n
在x轴上的 截距为a
n
,点B
n
的横坐标为b
n
,n∈N*.
⑴ 证明a
n
>a
n+1
>4,n∈N*;
b
2
b
3
b
n
b
n+1
⑵ 证明 有n
0
∈N*,使得对∀n>n
0
,都有
b
+
b< br>+…+
b
+
b
12n
n

1
11
解:⑴ 点A
n
(0,
n
),B
n
(b
n
,2b
n
)由|OA
n
|=|OB
n
|,b
n
2
+2b
n< br>=(
n
)
2
,b
n
=
1
∴ 0< b
n
<
2n
2
.且b
n
递减,n
2b
n
=n(n
2
+1-n)=
n
=
n
2
+1+n
1
1
1+(
n
)
2
+1单调增.
1
1+(
n
)
2
-1(b
n
>0). < br>A
G
K
F
18
C
15
D
20
24
25
H
P
E
7
B
∴ 0n< br><
11
.令t
n
=>2且t
n
单调减.
2nb
n
b
n
2b
n
由截距式方程知,
a
+
1
=1,(1-2n
2
b
n
=n
2
b< br>n
2
)
n
n


b
n
b
n
(1+n2b
n
)1+n2b
n
1
2
1212 1
∴ a
n
===
n
2
b
=()+2()=tn
2
+2t
n
=(t
n
+
2
)
2

2
≥(2+
2
)
2

2
= 4.
2
n
1-n2b
n
1-2nb
n
nb
n
nb
n
且由于t
n
单调减,知a
n
单调减,即 a
n
>a
n+1
>4成立.
11
亦可由
n
2
b
=b
n
+2.=b
n
+2,得 a
n
=b
n
+2+2b
n
+2,.
n
nb
n
∴ 由b
n
递减知a
n
递减,且a
n
>0+2+22=4.

b
k+1
⑵ 即证

(1-
b
)>2004.
k
k=1
11+(
k
)
2

1
1+(
k+1
)< br>2
1
1+(
k
)
2
+1
1
1+(< br>k
)
2
+
1
1+(
k+1
)
2n
b
k+1
b
k
-b
k+1
1-
b< br>=
b
=
kk
1
1+(
k
)
2
-1
1
2
1
2
=k((
k
)
-(
k+1
))
2

1
1+(
k
)
2
+1
2k+12k+111

(k+1)
2
>
(k+1)
2

2
>
k+2

1
21 +(
k
)
2
b
k+1
1111111111

(1-
b
)>

k+2
>(
3
+< br>4
)+(
5
+
6
+
7
+
8
)+…+>
2
+
2
+
2
+….
k
k=1 k=1
b
k+1
只要n足够大,就有

(1-
b
) >2004成立.
k
k=1

26.对于整数n≥4,求出最小的整数f( n),使得对于任何正整数m,集合{m,m+1,…,m+n

1}的任一个
f(n )元子集中,均至少有3个两两互素的元素.
解:⑴ 当n≥4时,对集合M
(m

n)
={m,m+1,…,m+n

1},
当m为奇数时,m,m +1,m+2互质,当m为偶数时,m+1,m+2,m+3互质.即M的子集M中存在3个
两两互质的 元素,故f(n)存在且f(n)≤n. ①
取集合T
n
={t|2|t或3|t,t≤n+1},则T为M
(2
n)
={2,3,…,n+1}的一个子集,且其中任3个数无不能两两互
质. 故f(n)≥card(T)+1.
n+1n+1n+1n+1n+1n+1
但card(T )=[
2
]+[
3
]-[
6
].故f(n)≥[
2
]+[
3
]-[
6
]+1. ② < br>由①与②得,f(4)=4,f(5)=5.5≤f(6)≤6,6≤f(7)≤7,7≤f(8)≤8, 8≤f(9)≤9.
n
nn


现计算f(6),取M={m,m+1, …,m+5},若取其中任意5个数,当这5个数中有3个奇数时,这3个奇数互
质;当这3个数中有3 个偶数k,k+2,k+4(k0(mod 2))时,其中至多有1个被5整除,必有1个被3整除,故至< br>少有1个不能被3与5整除,此数与另两个奇数两两互质.故f(6)=5.
而M
(m

n+1)
=M
(m

n)
∪{m+n},故f( n+1)≤f(n)+1. ③
∴ f(7)=6,f(8)=7,f(9)=8.
n+1n+1n+1
∴ 对于4≤n≤9,f(n)= [
2
]+[
3
]-[
6
]+1成立. ④
设对于n≤k,④成立,当n=k+1时,由于
M
(m

k+ 1)
=M
(m

k

5)
∪{m+k-5,m+k -4,…,m+k}.
在{m+k-5,m+k-4,…,m+k}中,能被2或3整除的数恰有4个 ,即使这
M
(m

k

5)
中取出f(n)个数就 必有3个两两互质的数.于是
当n≥4时,f(n+6)≤f(n)+4=f(n)+f(6)-1.
故f(k+1)≤f(k-5)+f(6)-1=[
k+2k+2k+2
2
] +[
3
]-[
6
]+1,
比较②,知对于n=k+1,命题成立.
∴对于任意n∈N*,n≥4,f(n)= [
n+1n+1
[
n+1
2
]+[
3
]-
6
]+1成立.
又可分段写出结果:
4k+1,(n=6k, k∈N*),
4k+2,(n=6k+1,k∈N*),
f(n)=
4k+3,(n=6k+2,k∈N*),
4k+4,(n=6k+3,k∈N*),

4k+4,(n=6k+4,k∈N*),
4k+5,(n=6k+5,k∈N*).

4个数全部取出,只要在前面的

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