pkusc2018数学题

原本这些题都是高一上做的,现在大一重新回看这些题,发现有的题有更好的方法,有的空有结果的题,现在可以给出正确性证明

T1: = ( a + b ) ( b + c ) ( c − a ) =(a+b)(b+c)(c−a) =(a+b)(b+c)(c−a)

T2:

由已知: Σ 1 ≤ i < j ≤ n a i a j = 1 \Sigma_{1≤ i<j≤n}a_ia_j=1 Σ1≤i<j≤n​ai​aj​=1,
令 S = Σ 1 ≤ i ≤ n a i S=\Sigma_{1≤i≤n}a_i S=Σ1≤i≤n​ai​,
假设不存在这种删数方案,那么 ∀ i ∈ n , S − a i > 2 ∀i∈n,S−a_i>\sqrt2 ∀i∈n,S−ai​>2 ​,
则 ( S − a i ) a i > 2 a i (S−a_i)a_i>\sqrt2a_i (S−ai​)ai​>2 ​ai​,
Σ ( S − a i ) a i > 2 Σ a i \Sigma (S−a_i)a_i>\sqrt2\Sigma a_i Σ(S−ai​)ai​>2 ​Σai​
2 Σ a i a j > 2 S 2\Sigma a_ia_j>\sqrt2S 2Σai​aj​>2 ​S,
S < 2 S<\sqrt2 S<2 ​
所以假设不成立

T3:

( 1 + i 1 − i ) n = 1 (\frac{1+i}{1−i})^n=1 (1−i1+i​)n=1
i n = 1 i^n=1 in=1
n m i n = 4 n_{min}=4 nmin​=4

T4:

(我的证法有点假,但是网上查到的总感觉有错或者某些部分被带过)
设 n n n个站按顺时针顺序编号为 0 , 1 , 2 , . . . , n − 1 0,1,2,...,n-1 0,1,2,...,n−1,第 i i i个站可加油 a i a_i ai​,与下一站距离为 d i d_i di​
要求证的命题转化为:
∃ x ∈ [ 0 , n ) ∃x∈[0,n) ∃x∈[0,n),使得 ∀ i ∈ [ 0 , n ) a x + . . . + a ( x + i − 1 ) m o d n ≥ d x + . . . + d ( x + i − 1 ) m o d n ∀i∈[0,n)a_x+...+a_{(x+i-1)modn}≥d_x+...+d_{(x+i-1)modn} ∀i∈[0,n)ax​+...+a(x+i−1)modn​≥dx​+...+d(x+i−1)modn​
发现 a a a的每一项与 d d d对应,那么,设 b i = a i − d i b_i=a_i-d_i bi​=ai​−di​
不妨设答案为 x x x(从第 x x x个车站出发)
对于所有满足 b i + b ( i + 1 ) m o d n ≥ 0 b_i+b_{(i+1)modn}≥0 bi​+b(i+1)modn​≥0的 i i i,如果 b x + . . . + b ( i − 1 ) m o d n ≥ 0 b_x+...+b_{(i-1)modn}≥0 bx​+...+b(i−1)modn​≥0,那么 b x + . . . + b ( i + 1 ) m o d n ≥ 0 b_x+...+b_{(i+1)modn}≥0 bx​+...+b(i+1)modn​≥0,所以 b i b_i bi​和 b ( i + 1 ) m o d n b_{(i+1)modn} b(i+1)modn​可并作 b i b_i bi​,同时在 b b b数组中删除 b ( i + 1 ) m o d n b_{(i+1)modn} b(i+1)modn​, n n n作为 b b b的数组大小,也要减 1 1 1,
到最后, n n n必定为 1 1 1,因为若 n > 1 n>1 n>1,那么 ∀ i ∈ [ 0 , n ) b i + b ( i + 1 ) m o d n < 0 ∀i∈[0,n) b_i+b_{(i+1)modn}<0 ∀i∈[0,n)bi​+b(i+1)modn​<0,
即 Σ b i < 0 \Sigma b_i<0 Σbi​<0,与条件相悖,所以最终 n n n为 1 1 1也就是说一定有解

T5:

注意 2 2 2右边那个三是三次方根,不是 2 2 2的三次

我的做法

这题我是几何画板上把图像画出来,看到三个根分别为 − 0.62 、 0.62 、 1 -0.62、0.62、1 −0.62、0.62、1再做的,我估计只能用导数法二分求根,牛顿迭代法这种暴力方法先保留几位小数,然后猜答案
当然,已经知道答案以后,过程就好写了
两边同时三次方,移项得到
y 9 + 3 y 6 + 3 y 3 − 16 y + 9 = 0 y^9+3y^6+3y^3-16y+9=0 y9+3y6+3y3−16y+9=0
因式分解得到:
[ ( y 2 + 1 ) ( y + 1 ) 2 + y 6 + y 4 + 2 y 2 + 8 ] ( y 2 + y − 1 ) ( y − 1 ) = 0 [(y^2+1)(y+1)^2+y^6+y^4+2y^2+8](y^2+y-1)(y-1)=0 [(y2+1)(y+1)2+y6+y4+2y2+8](y2+y−1)(y−1)=0
第一项恒大于 0 0 0,第二项有 y 1 = ( 5 − 1 ) / 2 , y 2 = ( − 1 − 5 ) / 2 y_1=(\sqrt5-1)/2,y_2=(-1-\sqrt5)/2 y1​=(5 ​−1)/2,y2​=(−1−5 ​)/2两个根,
第三项有 y = 1 y=1 y=1一个根

奥数老师的做法(看起来更像正解)

设 t 3 = 2 y − 1 t^3=2y-1 t3=2y−1,则 y = t 3 + 1 2 y=\frac{t^3+1}{2} y=2t3+1​
2 t = ( t 3 + 1 2 ) 3 + 1 2t=(\frac{t^3+1}{2})^3+1 2t=(2t3+1​)3+1
2 t − 2 = ( t 3 + 1 2 ) 3 − 1 2t-2=(\frac{t^3+1}{2})^3-1 2t−2=(2t3+1​)3−1
= ( t 3 + 1 2 − 1 ) ( ( t 3 + 1 2 ) 2 + t 3 + 1 2 + 1 ) =(\frac{t^3+1}{2}-1)((\frac{t^3+1}{2})^2+\frac{t^3+1}{2}+1) =(2t3+1​−1)((2t3+1​)2+2t3+1​+1)
= t 3 − 1 2 ⋅ t 6 + 3 t 3 + 7 4 =\frac{t^3-1}{2}\cdot \frac{t^6+3t^3+7}{4} =2t3−1​⋅4t6+3t3+7​
16 ( t − 1 ) = ( t − 1 ) ( t 2 + t + 1 ) ( t 6 + 3 t 3 + 7 ) 16(t-1)=(t-1)(t^2+t+1)(t^6+3t^3+7) 16(t−1)=(t−1)(t2+t+1)(t6+3t3+7)
而此时发现,原式两边同时三次方得到的式子把 y − 1 y-1 y−1提出( y y y的一个解是 1 1 1很容易看出)能得到:
( y − 1 ) ( y 8 + y 7 + y 6 + 4 y 5 + 4 y 4 + 4 y 3 + 7 y 2 + 7 y − 9 ) = 0 (y-1)(y^8+y^7+y^6+4y^5+4y^4+4y^3+7y^2+7y-9)=0 (y−1)(y8+y7+y6+4y5+4y4+4y3+7y2+7y−9)=0
即 ( y − 1 ) [ ( y 2 + y + 1 ) ( y 6 + 4 y 3 + 7 ) − 16 ] = 0 (y-1)[(y^2+y+1)(y^6+4y^3+7)-16]=0 (y−1)[(y2+y+1)(y6+4y3+7)−16]=0
16 ( y − 1 ) = ( y − 1 ) ( y 2 + y + 1 ) ( y 6 + 3 y 3 + 7 ) 16(y-1)=(y-1)(y^2+y+1)(y^6+3y^3+7) 16(y−1)=(y−1)(y2+y+1)(y6+3y3+7)
y y y恒等于 t t t
再代入开始的方程 t 3 = 2 y − 1 t^3=2y-1 t3=2y−1
可得到: y 3 − 2 y − 1 = 0 y^3-2y-1=0 y3−2y−1=0
即 ( y − 1 ) ( y 2 + y − 1 ) = 0 (y-1)(y^2+y-1)=0 (y−1)(y2+y−1)=0
可解出 y y y

upd:
2 2 2除过去能发现左右互为反函数,在图像上就是关于 y = x y=x y=x对称,那么它们的交点也必定在 y = x y=x y=x上,只要列出 y 3 + 1 2 = y \frac{y^3+1}{2}=y 2y3+1​=y就能解出 y y y的值

T6:

n = 2 2017 n=2^{2017} n=22017
最小我不会证,但应该是最小的
m 2 2017 − 1 = ( m 2 2016 + 1 ) ( m 2 2016 − 1 ) m^{2^{2017}}-1=(m^{2^{2016}}+1)(m^{2^{2016}}-1) m22017−1=(m22016+1)(m22016−1)
m 2 2016 − 1 = ( m 2 2015 + 1 ) ( m 2 2015 − 1 ) m^{2^{2016}}-1=(m^{2^{2015}}+1)(m^{2^{2015}}-1) m22016−1=(m22015+1)(m22015−1)
. . . ... ...
m 2 1 − 1 = ( m 2 0 + 1 ) ( m 2 0 − 1 ) m^{2^1}-1=(m^{2^0}+1)(m^{2^0}-1) m21−1=(m20+1)(m20−1)
upd:
m n ≡ 1 ( m o d   2 2018 ) m^n≡1(mod\space2^{2018}) mn≡1(mod 22018)
m m m为正奇数,故 ( m , 2 2018 ) = 1 (m,2^{2018})=1 (m,22018)=1, m φ ( 2 2018 ) ≡ 1 m^{φ(2^{2018})}≡1 mφ(22018)≡1, n ∣ φ ( 2 2018 ) = 2 2017 n|φ(2^{2018})=2^{2017} n∣φ(22018)=22017
即 n n n的最小值为 2 2 2的幂次
当 m = 4 k ± 1 m=4k±1 m=4k±1时 m 2 − 1 m^2-1 m2−1能被 8 8 8整除,且未必被 16 16 16或更高幂次整除
m 2 t + 1 ( t ≥ 1 ) m^{2^t}+1(t≥1) m2t+1(t≥1)时,能被 2 2 2整除,且不可能被 4 4 4整除,故能保证 m n m^n mn被 2 2018 2^{2018} 22018整除的最小 n = 2 2016 n=2^{2016} n=22016
此时 m n = ( m 2 2015 + 1 ) ( m 2 2014 + 1 ) . . . ( m 2 1 + 1 ) ( m 2 1 − 1 ) m^n=(m^{2^{2015}}+1)(m^{2^{2014}}+1)...(m^{2^1}+1)(m^{2^1}-1) mn=(m22015+1)(m22014+1)...(m21+1)(m21−1)
因数中共有 2015 + 3 = 2018 2015+3=2018 2015+3=2018个 2 2 2

T7:

这个公式我以前查 π π π的时候查到过,好像叫什么梅钦公式,证明也很简单
令 α = a r c t a n ( 1 5 ) α=arctan(\frac{1}{5}) α=arctan(51​), β = a r c t a n ( 1 239 ) β=arctan(\frac{1}{239}) β=arctan(2391​)
t a n 2 α = 2 t a n α 1 − t a n 2 α = 5 12 tan2α=\frac{2tanα}{1−tan^2α}=\frac{5}{12} tan2α=1−tan2α2tanα​=125​,
t a n 4 α = 2 t a n 2 2 α 1 − t a n 2 2 α = 120 119 tan4α=\frac{2tan^22α}{1−tan^22α}=\frac{120}{119} tan4α=1−tan22α2tan22α​=119120​,
t a n ( 4 α − β ) = t a n 4 α − t a n β 1 + t a n 4 α t a n β = 1 tan(4α−β)=\frac{tan4α−tanβ}{1+tan4αtanβ}=1 tan(4α−β)=1+tan4αtanβtan4α−tanβ​=1
4 a r c t a n 1 5 − a r c t a n 1 239 = π 4 4arctan\frac{1}{5}−arctan\frac{1}{239}=\frac{π}{4} 4arctan51​−arctan2391​=4π​

T8:

S = ( S 1 + S 2 + S 3 ) 2 S=(\sqrt{S1}+\sqrt{S2}+\sqrt{S3})^2 S=(S1 ​+S2 ​+S3 ​)2

T9:

这个我不确定对不对
我先假设棱锥每个面都与球体相切,且球体与棱锥底面相切(下面空间大,肯定要尽量下移)
于是算了半天得到一个超长的式子:
n q a 2 − q 2 4 s i n 2 π n t a n π n 4 a 2 − q 2 + q n \frac{nq\sqrt{a^2-\frac{q^2}{4sin^2{\frac{π}{n}}}}}{tan{\frac{π}{n}}\sqrt{4a^2-q^2}+qn} tannπ​4a2−q2 ​+qnnqa2−4sin2nπ​q2​ ​​

T10:

n − 1 n-1 n−1
应该是对的吧,不知道怎么证
upd:
正确性显然
要证明其是最小值,可以通过改变求解的问题
有两个堆,第一堆初始有一颗石子(比较基准),每次放入一颗石子,在放之前无法得知落入哪堆(代表一次比较),问至少放几次能保证其中有一堆里有k+1颗石子
最劣情况就是第二堆->第一堆->第二堆->第一堆…

posted @ 2018-12-27 20:31  Mingoal  阅读(34)  评论(0)    收藏  举报  来源