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2024年全国高中数学联合竞赛试题与解答A卷

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2024年全国高中数学联合竞赛试题与解答A卷_第1页
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全国高中数学联合竞赛一试(A卷)阐明: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,不要增加其他中间档次.2. 假如考生的解答措施和本解答不一样,只要思绪合理、步骤正确,在评卷时可参考本评分标准适当划分档次给分,解答题中第9小题4分为一个档次,第10、11小题5分一个档次,不要增加其他中间档次.一、填空题:本大题共8小题,每题8分,共64分1.设实数满足,则的取值范围是 2.设复数满足,,其中是虚数单位,分别表示的共轭复数,则的模为 3.正实数均不等于1,若,,则的值为 4.袋子A中装有2张10元纸币和3张1元纸币,袋子B中装有4张5元纸币和3张1元纸币.现随机从两个袋子中各取出两张纸币,则A中剩余的纸币面值之和不小于B中剩余的纸币面值之和的概率为 5.设P为一圆锥的顶点,A,B,C是其底面圆周上的三点,满足=90°,M为AP的中点.若AB=1,AC=2,,则二面角M—BC—A的大小为 6.设函数,其中是一个正整数.若对任意实数,都有,则的最小值为 7.双曲线C的方程为,左、右焦点分别为、,过点作直线与双曲线C的右半支交于点P,Q,使得=90°,则的内切圆半径是 8.设是1,2,…,100中的4个互不相同的数,满足则这么的有序数组的个数为 二、解答题:本大题共3小题,共56分.解答应写出文字阐明、证明过程或演算步骤.9.(本题满分16分)在中,已知.求的最大值.10.(本题满分20分)已知是R上的奇函数,,且对任意,都有.求…的值.11.(本题满分20分)如图所示,在平面直角坐标系中,F是轴正半轴上的一个动点.以F为焦点,O为顶点作抛物线C.设P是第一象限内C上的一点,Q是轴负半轴上一点,使得PQ为C的切线,且|PQ|=2.圆均与直线OP相切于点P,且均与轴相切.求点F的坐标,使圆与的面积之和取到最小值.全国高中数学联合竞赛加试一、(本题满分40分)设实数…满足…。

求…的最大值二、(本题满分40分)如图所示,在中,X,Y是直线BC上两点(X,B,C,Y顺次排列),使得设,的外心分别为,,直线与AB,AC分别交于点U,V证明:是等腰三角形三、(本题满分50分)给定空间中10个点,其中任意四点不在一个平面上,将某些点之间用线段相连,若得到的图形中没有三角形也没有空间四边形,试确定所连线段数目标最大值四、(本题满分50分)设与均是素数,数列的定义为,,,…这里表示不小于实数的最小整数全国高中数学联合竞赛一试(A卷)参考答案及评分标准阐明:3. 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,不要增加其他中间档次.4. 假如考生的解答措施和本解答不一样,只要思绪合理、步骤正确,在评卷时可参考本评分标准适当划分档次给分,解答题中第9小题4分为一个档次,第10、11小题5分一个档次,不要增加其他中间档次.一、填空题:本大题共8小题,每题8分,共64分1.设实数满足,则的取值范围是 答案:解:由可得,原不等式可变形为即,因此.又,故.2.设复数满足,,其中是虚数单位,分别表示的共轭复数,则的模为 答案:解:由运算性质,,因为与为实数,,故,,又,因此,从而因此,的模为.3.正实数均不等于1,若,,则的值为 答案:解:令,,则,,条件化为,,由此可得,因此.4.袋子A中装有2张10元纸币和3张1元纸币,袋子B中装有4张5元纸币和3张1元纸币.现随机从两个袋子中各取出两张纸币,则A中剩余的纸币面值之和不小于B中剩余的纸币面值之和的概率为 答案:解:一个取法符合要求,等价于从A中取走的两张纸币的总面值小于从B中取走的两张纸币的总面值,从而.故只能从A中国取走两张1元纸币,对应的取法数为.又此时,即从B中取走的两张纸币不能都是1元纸币,对应有种取法.因此,所求的概率为.5.设P为一圆锥的顶点,A,B,C是其底面圆周上的三点,满足=90°,M为AP的中点.若AB=1,AC=2,,则二面角M—BC—A的大小为 答案:解:由=90°知,AC为底面圆的直径.设底面中心为O,则平面ABC,易知,进而.设H为M在底面上的射影,则H为AO的中点.在底面中作于点K,则由三垂线定理知,从而为二面角M—BC—A的平面角.因,结合与平行知,,即,这么.故二面角M—BC—A的大小为.6.设函数,其中是一个正整数.若对任意实数,都有,则的最小值为 答案:16解:由条件知, 其中当且仅当初,取到最大值.依照条件知,任意一个长为1的开区间最少包括一个最大值点,从而,即.反之,当初,任意一个开区间均包括的一个完整周期,此时成立.综上可知,正整数的最小值为.7.双曲线C的方程为,左、右焦点分别为、,过点作直线与双曲线C的右半支交于点P,Q,使得=90°,则的内切圆半径是 答案:解:由双曲线的性质知,,.因=90°,故,因此从而直角的内切圆半径是8.设是1,2,…,100中的4个互不相同的数,满足则这么的有序数组的个数为 答案:40解:由柯西不等式知,,等号成立的充足必要条件是,即成等比数列.于是问题等价于计算满足…的等比数列的个数.设等比数列的公比,且为有理数.记,其中为互素的正整数,且.先考虑的情况.此时,注意到互素,故为正整数. 对应地,分别等于,它们均为正整数.这表白,对任意给定的,满足条件并以为公比的等比数列的个数,即为满足不等式的正整数的个数,即.因为,故仅需考虑这些情况,对应的等比数列的个数为.当初,由对称性可知,亦有20个满足条件的等比数列.综上可知,共有40个满足条件的有序数组.二、解答题:本大题共3小题,共56分.解答应写出文字阐明、证明过程或演算步骤.9.(本题满分16分)在中,已知.求的最大值.解:由数量积的定义及余弦定理知,.同理得,,.故已知条件化为即.………………………………8分由余弦定理及基本不等式,得因此.………………………………12分等号成立当且仅当.因此的最大值是.……………16分10.(本题满分20分)已知是R上的奇函数,,且对任意,都有.求…的值.解:设=1,2,3,…),则.在中取,注意到,及为奇函数.可知……………………5分即,从而.……………………10分因此……………………20分11.(本题满分20分)如图所示,在平面直角坐标系中,F是轴正半轴上的一个动点.以F为焦点,O为顶点作抛物线C.设P是第一象限内C上的一点,Q是轴负半轴上一点,使得PQ为C的切线,且|PQ|=2.圆均与直线OP相切于点P,且均与轴相切.求点F的坐标,使圆与的面积之和取到最小值.解:设抛物线C的方程是,点Q的坐标为,并设的圆心分别为.设直线PQ的方程为,将其与C的方程联立,消去可知.因为PQ与C相切于点P,因此上述方程的判别式为,解得.进而可知,点P的坐标为.于是.由|PQ|=2可得 ①……………………5分注意到OP与圆相切于点P,因此.设圆与轴分别相切于点M,N,则分别是的平分线,故=90°.从而由射影定理知结合①,就有 ②……………………10分由共线,可得.化简得 ③……………………15分令,则圆的面积之和为.依照题意,仅需考虑T取到最小值的情况.依照②、③可知,.作代换,因为,因此.于是.上式等号成立当且仅当,此时,因此结合①得,从而F的坐标为.………………………20分全国高中数学联合竞赛加试一、(本题满分40分)设实数…满足…。

求…的最大值解:令…,由已知得,对…,,都有……………10分如下考虑的情况由平均不等式得………………20分因此………………30分当…时,上述不等式等号成立,且有…,此时综上所述,所求最大值为………………40分二、(本题满分40分)如图所示,在中,X,Y是直线BC上两点(X,B,C,Y顺次排列),使得设,的外心分别为,,直线与AB,AC分别交于点U,V证明:是等腰三角形证法一:作的内角平分线交BC于点P,设三角形ACX和ABY的外接圆分别为和由内角平分线的性质知,由条件可得…………20分故P对圆和的幂相等,因此P在和的根轴上…………30分于是,这表白点U,V有关直线AP对称,从而三角形AUV是等腰三角形…………40分证法二:设的外心为O,连接,过点,分别作直线BC的垂线,垂足分别为,作于点K我们证明在直角三角形中,由外心性质,而分别是BC,CX的中点,因此因此这里R是的外接圆半径…………10分由已知条件可得,故…………20分因为,因此90°同理90°…………30分又因为,故,从而这么,即是等腰三角形………………40分三、(本题满分50分)给定空间中10个点,其中任意四点不在一个平面上,将某些点之间用线段相连,若得到的图形中没有三角形也没有空间四边形,试确定所连线段数目标最大值。

解:以这10个点为顶点,所连线段为边得到一个10阶简单图G我们证明G的边数不超出15.设G的顶点为…,共有条边,用表示顶点的度若对…,10都成立,则假设存在满足不妨设,且与…均相邻于是…之间没有边,否则就形成三角形,因此,…之间恰有条边…………10分对每个,至多与…中的一个顶点相邻(否则设与相邻,则就对应了一个空间四边形的四个顶点,这与题设条件矛盾从而…与…之间的边数至多条…………20分在…这个顶点之间,因为没有三角形,由托兰定理,至多条边,因此G的边数…………30分如图给出的图共有15条边,且满足要求综上所述,所求边数的最大值为15.………50分四、(本题满分50分)设与均是素数,数列的定义为,,,…这里表示不小于实数的最小整数证明:对…都有成立证明:首先注意,是整数数列对用数学归纳法当初,由条件知,故因与均是素数,且,故必须因此,即时结论成立对,设对…成立,此时,。

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