第四届中国东南地区数学奥林匹克。
第一天。2023年7月27日, 8:00-12:00, 浙江镇海)
一、 试求实数a的个数,使得对于每个a,关于x的三次方程都有满足的偶数根。
令,n为整数,且,即,所以至多取个数,即。将代入原方程得 。记,对任意的,当()时,若,设,其中是关于x的方程的两个根,设另一根为,由根与系数的关系。
即(其中)即,矛盾!
所以,对于不同的,都有,于是满足条件的实数a恰有999个。
另解】对任意,x为偶数,的取值都各不相同。
反证,若存在,使得,其中为偶数,则。
由于,则,又因为为偶数,所以,矛盾。因此满足条件的a共有999个。
二、 如图,设c、d是以o为圆心、ab为直径的半圆上的任意两点,过点b作的切线交直线cd交于p,直线po与直线ca、ad分别交于点e、f。证明:oe=of。
一、 如图,作于m,作mn//ad,设,连bc、bm,则,因此n、b、m、c共圆;又由o、b、p、m共圆,得。
所以cn//op,于是。
因m为cd的中点,mn//dk,则n为ck的中点;故由(1)得,。
另证】如图,过o作于,连结bc、bm、bd、be,因为,,所以o、b、p、m四点共圆,于是,,所以,,从而,,所以ad//be,,即oe=of。
三、 设,试求的值,其中表示不超过x的最大整数。
二、 设(),则,即数列严格单增。
由于,(当k=m时取得等号),故;
又当k=m、m+1时,,而在或时,,即,亦即,所以;再由数列的单调性,当时,,所以
因此,,于是。
四、 求最小的正整数n,使得对于满足条件的任一具有n项的正整数数列,其中必有连续的若干项之和等于30。
三、 首先,我们可以构造一个具有1017项的整数数列,使其中不存在和为30的连续项;为此,取,以及,即为:
共有34段,前33段中每段各有30个项,最后一段有27个项,共计1017个项),其次,当项数少于1017时,只须将某些段中连续的若干个数合并成较大的数即可。
对于满足条件的任一个具有1018项的正整数数列,我们来证明,其中必有连续的若干项之和等于30。为此,记,则。今考虑集中元素的分组:
其中有33×30=990个括号以及27个未加括号的数,从中任取1018个数作为的取值,必有两数取自同一括号,设为,则,即该数列中。因此n的最小值为1018。
第二天。2023年7月28日, 8:00-12:00, 浙江镇海)
五、 设函数满足: (且当时有,证明:当时,有。
令,则,所以是r上以1为周期的周期函数;又由条件当时有,可得,当时,,所以周期函数在r上有,据此知,在r上,六、 如图,直角三角形abc中,d是斜边ab的中点,,md交ac于n;mc的延长线交ab于e。证明:。
如图,延长me交的外接圆于f,延长md交af于k,作cg//mk,交af于g,交ab于p,作于h,则h为cf的中点。连hb、hp,则d、h、b、m共圆,故,于是h、b、c、p共圆,所以,故ph//af。即ph为的中位线,p是cg的中点。
则ap为的边cg上的中线,又因nk//cg,故d是nk的中点,即线段ab与nk互相平分,所以,而,即有。
七、 试求满足下列条件的三元阵列(a, b, c):
i) a(ii) a+1、b+1、c+1组成等比数列。
据条件, 设,其中x、y不含大于1的平方因子,则必有x=y,这是由于,据(1),则,设,于是(2)化为,若,则有质数,即,因x、y皆不含大于1的平方因子,因此,。设,则(3)化为。
若仍有,则又有质数,即,因皆不含大于1的平方因子,则,,设,则(4)化为,……如此下去,因(3)式中w的质因数个数有限,故有r,使,而从得,,从而,改记x=y=k,则有,
其中。k无大于的平方因子,并且,否则若k=1,则,因c大于第三个质数5,即,,得为合数,矛盾。因此k或为质数,或为若干个互异质数之乘积,(即k大于1,且无大于1的平方因子)。
我们将其简称为“k具有性质p”。
i) 据(6),。
当m=2,则n=1,有,因c<100,得k<25;
若,则且c>3,得c为合数;
若:在k为偶数时,具有性质p的k有,分别给出不为质数;
k为奇数时,具有性质p的k值有,分别给出的皆不为质数;
若,具有性质p的k值有:
当k=3时,给出解;
当k=6时,给出解;
当k时,分别给出的皆不为质数;
若m=3,则n=2或1。
在m=3、n=2时,,因质数,得,具有性质p的k值有:
在k为奇数时,给出皆为合数;
在k=6时,给出为合数;
在k=10时,给出为合数;
在k=2时,给出解;
在m=3、n=1时,,,具有性质p的k值有:
在k为奇数时,给出的皆为合数;
在k=2和10时,给出的不为质数;
在k=6时,给出解;
ii) m=4时,由得,具有性质p的k值有。
在k=6时,为合数;
在k=5时,,因,则n可取,分别得到a、b至少一个不为质数;
在k=3时,,,因:
在n=3时给出的a、b为合数;
在n=2时给出解;
在n=1时给出解;
在k=2时,,,只有在n=3时给出解;
iii) m=5时,,具有性质p的k值有,分别给出为合数;
iv) m=6时,,具有性质p的k值只有2,因此可以得到,这时,,只有在n=2时给出解;在n=4时给出解;
v) m=7时,,具有性质p的k值只有2得,而,,只有在n=3时给出解;在n=6时给出解;
vi) 时,,具有性质p的k值不存在。
因此,满足条件的解共有11组,即为上述的。
八、 设正实数a、b、c满足:abc=1,求证:对于整数,有。
因为,所以。
同理可得,。
三式相加可得。
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