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“法国小学生奥数试卷”详细解答与试卷分析

2022-08-10 21:48 作者:樱纾泠  | 我要投稿

        这是专栏CV17472164中试卷的详细解答与试卷分析。

        这里给出UP主认为需要详解的题目解析,若您尚有存疑的其他题目,可于评论区中说明,UP主将不断完善此专栏。

        试卷分析部分中试题难度将记作%5Csqrt%7B1%2B2%5Csqrt%7B1%2B3%5Csqrt%7B1%2B4%5Csqrt%7B1%2B%E2%80%A6%7D%20%7D%20%7D%20%7D%20%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%5Cint_%7B2%7D%5E%7B4%7D%20%5Cfrac%7B2%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%20%7D%7B%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%2B%5Csqrt%7B%5Cln%20(3%2Bx)%20%7D%20%20%7D%20dx%5B2%5Clim_%7Bx%5Cto0%7D%20(%5Csin%20x%5E2%20%20%2B%5Ccos%20x%20)%5E%5Cfrac%7B2%7D%7Bx%5E2%20%7D%20%20%20%5D(%5Csum_%7Bj%3D0%7D%5En%20%5Cfrac%7B2%5En%20%7D%7B2%5Ej%20%7D%20C_%7Bn%2Bj%7D%5Ej%20%20)%5E%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D%20%20五个等级,按数值从小到大依次对应小学题,初中题, 高中题,竞赛题,钓鱼题。

        部分题目后有注解,用于补充相关问题。

1.难度:%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20,本题看似简单,实则简单。略

2.难度:%5Csqrt%7B1%2B2%5Csqrt%7B1%2B3%5Csqrt%7B1%2B4%5Csqrt%7B1%2B%E2%80%A6%7D%20%7D%20%7D%20%7D%20

解析:即a>0,b>0,ab(a+b)=4,求2a+b最小值。考虑4%5Clambda%20%5Cmu%20%3D(%5Clambda%20a)(%5Cmu%20b)(a%2Bb)%5Cleq%20(%5Cfrac%7B(%5Clambda%20%2B1)a%2B(%5Cmu%20%2B1)b%7D%7B3%7D%20)%5E3%20,这需要%5Clambda%20%2B1%3D2(%5Cmu%20%2B1)%2C%5Clambda%20a%3D%5Cmu%20b%3Da%2Bb,解出即可。

3.难度:%5Csqrt%7B1%2B2%5Csqrt%7B1%2B3%5Csqrt%7B1%2B4%5Csqrt%7B1%2B%E2%80%A6%7D%20%7D%20%7D%20%7D%20,这是一个很有意思的问题,参考评分意见CV17502559即可。

注:关于等幂求和,有一个有趣的问题:

S_%7Bk%7D%20(n)%3D%5Csum_%7Bi%3D1%7D%5En%20i%5Ek,易证S_%7Bk%7D%20(n)是n的k+1次多项式。证明:%5Clim_%7Bn%5Cto%2B%5Comicron%20%5Comicron%20%7D%20%5Cfrac%7BS_%7Bk%7D(n)%20%7D%7Bn%5E%7Bk%2B1%7D%7D%20%20%3D%5Cfrac%7B1%7D%7Bk%2B1%7D%20.

4.难度:%5Cint_%7B2%7D%5E%7B4%7D%20%5Cfrac%7B2%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%20%7D%7B%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%2B%5Csqrt%7B%5Cln%20(3%2Bx)%20%7D%20%20%7D%20dx

解析:不难得出33x%5E4-109x%5E3%2B99x%5E2-218x%2B33%3D0%20,如果注意力涣散,无法注意到x=3为一解,可先发现其实数解必满足x>0,耐心猜根尝试。最后不要忘记解分式方程需检验。

5.难度:%5B2%5Clim_%7Bx%5Cto0%7D%20(%5Csin%20x%5E2%20%20%2B%5Ccos%20x%20)%5E%5Cfrac%7B2%7D%7Bx%5E2%20%7D%20%20%20%5D,深入理解相关知识即可。

提示:设(G%2C%5Cbullet%20)(G%5E1%2C%5Cast%20)是两个群,映射f%3AG%5Crightarrow%20G%5E1称为群GG%5E1的同构,是指对于a%2Cb%5Cin%20G%2Cf(a%5Cbullet%20b)%3Df(a)*f(b)f是一一对应(双射)。

那么素数阶群均与循环群同构,4阶群仅两种且均为Abel群。

注:在同构意义下,我们不加证明地给出小阶群%5Cvert%20G%20%5Cvert%20%5Cleq%2015的结构如下:

6.难度:%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20,本题考察公式记忆,若公式遗忘,可用定积分进行推导。略

注:定积分在长度,面积,体积公式推导上用途广泛。尝试用定积分证明:

7.难度:%5Cint_%7B2%7D%5E%7B4%7D%20%5Cfrac%7B2%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%20%7D%7B%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%2B%5Csqrt%7B%5Cln%20(3%2Bx)%20%7D%20%20%7D%20dx,本题考查几何问题代数化,只需做出长cos72%5E%5Ccirc%20%20的线段,便可得到72°的角。参考评分意见CV17502559即可。

注:数形结合百般好。通过几何问题代数化,我们可以将著名的三等分角问题转化为对数域的讨论,从而解决这一“世界难题”。

尝试证明:不可能用有限次尺规作图三等分任意角。

8.难度:%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20,本题考察创造力,略

9.难度:%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20,本题考查微积分思想,略

10.难度:(%5Csum_%7Bj%3D0%7D%5En%20%5Cfrac%7B2%5En%20%7D%7B2%5Ej%20%7D%20C_%7Bn%2Bj%7D%5Ej%20%20)%5E%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D%20%20,本题看似考察图论,实则考察计数。参考评分意见CV17502559即可。

11.难度:(%5Csum_%7Bj%3D0%7D%5En%20%5Cfrac%7B2%5En%20%7D%7B2%5Ej%20%7D%20C_%7Bn%2Bj%7D%5Ej%20%20)%5E%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D%20%20,本题为综合题,参考评分意见CV17502559即可。

12.难度:%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20,本题考察互质,对接新高考。略

注:关于互质,有一个有趣的问题:

已知%5Czeta%20(2)%3D%5Cfrac%7B%5Cpi%20%5E2%7D%7B6%7D%20,欧拉公式%5Czeta%20(n)%3D%5Cprod_%7Bp%E4%B8%BA%E7%B4%A0%E6%95%B0%7D%20%5Cfrac%7B1%7D%7B1-%5Cfrac%7B1%7D%7Bp%5En%7D%20%7D%20,求任取两个正整数互质的概率。

13.难度:(%5Csum_%7Bj%3D0%7D%5En%20%5Cfrac%7B2%5En%20%7D%7B2%5Ej%20%7D%20C_%7Bn%2Bj%7D%5Ej%20%20)%5E%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D%20%20

解析:先证x无奇素数因子,设p为奇素数,x%3Dp%5Ea%20%20x_%7B1%7D%20且p不整除x_%7B1%7D

据二项式定理,xy%2B%5Csum_%7Bi%3D2%7D%5Ey%20C_%7By%7D%5Ei%20x%5Ei%20%3Dx%5Ez%20①,则x整除y,从而p整除y,令y%3Dp%5Eby_%7B1%7D%20%2Cb%5Cgeq%20a%20且p不整除y_%7B1%7D.

2%5Cleq%20i%5Cleq%20y,设p%5Ec%20%5Cvert%20%5Cvert%20i,即得在C_%7By%7D%5Ei%20x%5Ei%20%3D%5Cfrac%7By%7D%7Bi%7D%20C_%7By-1%7D%5E%7Bi-1%7Dx%5Ei%20%3D%5Cfrac%7Bp%5Eby_%7B1%7D%20%7D%7Bi%7D%20%20C_%7By-1%7D%5E%7Bi-1%7D(p%5Eax_%7B1%7D%20%20)%5Ei%20中p幂次至少为d=b+ai-c。

若c=0,则d>a+b;若c>0,则i%5Cgeq%20p%5Ec%3Ec%2B1%20,故d>b+a+c(a-1)≥a+b,总之d≥a+b+1。

这意味着p%5E%7Ba%2Bb%2B1%7D%5Cvert%20%20C_%7By%7D%5Ei%20x%5Ei%20,又p%5E%7Ba%2Bb%7D%5Cvert%20%5Cvert%20xy,故①式左边含p幂次为a+b。

p%5E%7Baz%7D%5Cvert%20%5Cvert%20x%5Ez%20%2Cz%3Ey%5Cimplies%20az%3Eay%5Cgeq%20ap%5Eb%5Cgeq%20a(b%2B1)%5Cgeq%20a%2Bb,则①左右两端含p幂次不等,矛盾!

从而x必为x%3D2%5Er形式的数,剩余部分证明留作习题。

14.难度:(%5Csum_%7Bj%3D0%7D%5En%20%5Cfrac%7B2%5En%20%7D%7B2%5Ej%20%7D%20C_%7Bn%2Bj%7D%5Ej%20%20)%5E%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D%20%20

解析:存在至少三种方法:

①据Dirichlet定理,trivial !

②假设有限个,记为p_%7B1%7D%20%2Cp_%7B2%7D%20%2C%E2%80%A6p_%7Bk%7D%20,令a%3Dp%5Cprod_%7Bi%3D1%7D%5Ek%20p_%7Bi%7D%20,考虑%5Cfrac%7Ba%5Ep-1%7D%7Ba-1%7D%3D1%2Ba%2B%E2%80%A6%2Ba%5E%7Bp-1%7D的任一素因子q,q整除左边得a%5Cequiv%201(mod%20%20q)q%5Cequiv%201(modp)

a%5Cequiv%201(mod%20%20q)1%2Ba%2B%E2%80%A6%2Ba%5E%7Bp-1%7D%5Cequiv%20p(modq),而显然1%2Ba%2B%E2%80%A6%2Ba%5E%7Bp-1%7D%5Cequiv%200(modq),从而p=q。但是p整除a,故p不整除1%2Ba%2B%E2%80%A6%2Ba%5E%7Bp-1%7D,矛盾!

从而q%5Cequiv%201(modp),q即为更大的符合要求的数。 

③假设有限个,取a%5Cin%20N并大于其中最大者,显然a>p,则p%5Cvert%20%5Cvarphi%20((a!)%5Ep-1%20)

(a!)%5Ep-1%20%3D%5Cprod%20p_%7Bi%7D%5E%7Bd_%7Bi%7D%20%7D%20,两边取欧拉函数,知存在i使得p%5Cvert%20p_%7Bi%7D%20-1,但易证p不等于任一个p_%7Bi%7D%20%E4%B8%94p_%7Bi%7D%20%3Ea,这样就构造出了新的p_%7Bi%7D%20,与有限矛盾!

15.难度:%5Csqrt%5B3%5D%7B2%2B%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20%2B%5Csqrt%5B3%5D%7B2-%5Csqrt%7B5%7D%20%7D%20,参考评分意见CV17502559即可。

16.难度:%5Csqrt%7B1%2B2%5Csqrt%7B1%2B3%5Csqrt%7B1%2B4%5Csqrt%7B1%2B%E2%80%A6%7D%20%7D%20%7D%20%7D%20,参考评分意见CV17502559即可。

17.难度:%5Cint_%7B2%7D%5E%7B4%7D%20%5Cfrac%7B2%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%20%7D%7B%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%2B%5Csqrt%7B%5Cln%20(3%2Bx)%20%7D%20%20%7D%20dx

提示:枚举法构造策略。本题并不难,入手点是11倍数的性质。

再提示:记x%3D%5Csum_%7Bi%3D1%7D%5E9%2010%5E%7Bi-1%7Dx_%7Bi%7D%20,S_%7B0%7D%20%3D%5Csum_%7B2%5Cvert%20i%7Dx_%7Bi%7D%20%20S_%7B1%7D%20%3D%5Csum_%7Bi%5Cin%20odd%7Dx_%7Bi%7D%2011%5Cvert%20x%5CLeftrightarrow%2011%5Cvert%20S_%7B1%7D-S_%7B0%7D%20%20.结合S_%7B1%7D%20%2BS_%7B0%7D%20%3D45,有%5Cleft%5C%7B%20S_%7B1%7D%2CS_%7B0%7D%20%20%20%5Cright%5C%7D%20%3D%5Cleft%5C%7B%2017%2C28%20%5Cright%5C%7D .

18.难度:%5Csqrt%7B1%2B2%5Csqrt%7B1%2B3%5Csqrt%7B1%2B4%5Csqrt%7B1%2B%E2%80%A6%7D%20%7D%20%7D%20%7D%20,参考评分意见CV17502559即可。

19.难度:%5Cint_%7B2%7D%5E%7B4%7D%20%5Cfrac%7B2%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%20%7D%7B%5Csqrt%7B%5Cln%20(9-x)%20%7D%2B%5Csqrt%7B%5Cln%20(3%2Bx)%20%7D%20%20%7D%20dx,参考评分意见CV17502559即可。

注:这是奥昆向萨哈罗夫提出的经典问题。关于这个问题,有一个有趣的结论:

S_%7Bn%7D%20%3D%5Csum_%7Bi%3D1%7D%5En%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bi%7D ,证明S_%7Bn%7D%20-1%3C%5Cint_%7B1%7D%5E%7Bn%7D%5Cfrac%7B1%7D%7Bx%7D%20dx%20%3CS_%7Bn-1%7D 

20.难度:%5B2%5Clim_%7Bx%5Cto0%7D%20(%5Csin%20x%5E2%20%20%2B%5Ccos%20x%20)%5E%5Cfrac%7B2%7D%7Bx%5E2%20%7D%20%20%20%5D,考察复变函数知识的运用,深入理解相关知识即可。

注:关于复变函数,我们有以下有趣的多值性问题:

设关于w的方程e%5Ew%3Dz有解w%3D%5Cln%20%5Cvert%20z%20%5Cvert%20%20%2BiArgz,记w%3DLnz,其中Argz是多值的。

1.求:Ln1Lni

2.不妨取z%5E%5Calpha%20%3De%5E%7B%5Calpha%20Lnz%7D,求1%5E%5Cpi%20i%5Ei

3.利用w%3D%5Csin%20z%20%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2i%7D%20(e%5E%7Biz%7D-e%5E%7B-iz%7D),求z%3Darcsinw的表达式

4.复平面内是否有满足%5Cvert%20%5Csin%20z%20%20%5Cvert%20%3D2的点?

21.难度:%5B2%5Clim_%7Bx%5Cto0%7D%20(%5Csin%20x%5E2%20%20%2B%5Ccos%20x%20)%5E%5Cfrac%7B2%7D%7Bx%5E2%20%7D%20%20%20%5D,深入理解相关知识即可。

提示:本题具有物理背景。

22.难度:%5B2%5Clim_%7Bx%5Cto0%7D%20(%5Csin%20x%5E2%20%20%2B%5Ccos%20x%20)%5E%5Cfrac%7B2%7D%7Bx%5E2%20%7D%20%20%20%5D,深入理解相关知识即可。

提示:利用材料中引理,推导矛盾。

注:关于位置计数法,有一个有趣的问题:

易证,利用n个q进制数码可以写出q%5E%7B%5Cfrac%7Bn%7D%7Bq%7D%20%7D个不同的数。现设自变量x为自然数,考虑函数f(x)%3Dx%5E%7B%5Cfrac%7Bn%7D%7Bx%7D%20%7D,比较不同进制计数法的经济性。

一个可能的分数线:90分钟限时内

小学生:0-18分

初中生:19-30分

高中生:31-50分

数竞生:50分以上

欢迎作答,欢迎交流,我们共同进步,希望大家在小升初中创造辉煌。

需要说明的是,因为本卷问题的难度与开放性均较大,总分固然能反映水平,但其中某一道题若提供特别出彩的解法也可以展示能力,为小学生提供了发挥的舞台。









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