109臺南數學競賽複試筆試二解答

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109 學年度高級中學數學科能力競賽複賽試題
南區(台南區) 筆試(二){參考解答}
一、假設 S是個包含 10 個相異兩位數整數的集合。證明一定可以從 S中找出兩
個不同的子集使得它們的元素總和一樣。
【參考解答】:
S的子集的元素總合最小可能為 0(空集合)最大可能為 99+98+…+90=945,所
以總共有 946 種可能(事實上更少)但是總共有210 =1024這麼多種子集。
所以由鴿籠原理可知至少有兩個不同的子集的元素總合一樣
二、求方程式 𝑥𝑥+𝑦𝑦
𝑥𝑥2𝑥𝑥𝑦𝑦+𝑦𝑦2=3
13的所有整數解。
(提示: 𝑥𝑥2𝑥𝑥𝑦𝑦+𝑦𝑦2=1
4((𝑥𝑥+𝑦𝑦)2+ 3(𝑥𝑥 𝑦𝑦)2))
【參考解答】:因為 𝑥𝑥2𝑥𝑥𝑦𝑦+𝑦𝑦2=1
4((𝑥𝑥+𝑦𝑦)2+ 3(𝑥𝑥𝑦𝑦)2),所以
(𝑥𝑥+𝑦𝑦)=𝑎𝑎,(𝑥𝑥𝑦𝑦)=𝑏𝑏,則原方程式可以整理為
4𝑎𝑎
𝑎𝑎2+ 3𝑏𝑏2=3
13 52𝑎𝑎= 3(𝑎𝑎2+ 3𝑏𝑏2)
由上式可知 𝑎𝑎> 0 𝑎𝑎 3的倍數。設 𝑎𝑎= 3𝑘𝑘𝑘𝑘 為正整數,則
52k = 3(3𝑘𝑘2+𝑏𝑏2)
所以 𝑘𝑘 3的倍數。設 𝑘𝑘= 3𝑚𝑚𝑚𝑚 為正整數,則 52𝑚𝑚=27𝑚𝑚2+𝑏𝑏2
52𝑚𝑚 27𝑚𝑚2=𝑏𝑏20 可知 𝑚𝑚= 1,因此 𝑘𝑘= 3 𝑎𝑎 = 9, 𝑏𝑏= ±5
解聯立方程組 𝑥𝑥+𝑦𝑦= 9
𝑥𝑥𝑦𝑦 = ±5 可得原方程式的整數解為 (𝑥𝑥,𝑦𝑦)=
(7,2), (2,7)
三、已知
812
8
3
3
=
+
+abba
,且
0<
a
0<b
,求 a + 2b 之值為何?
【參考解答】
0)42244)(2
2
(8
128 2233 =++++
+=
++ baaqbba
b
aabba
0
2
2=
+ba
042244
22
=++++ baabb
a
0)2()22
(
)2
(
08
44
882
222
2
2
=++++
=
++
++
bab
a
ba
ab
ba
2=a
a + 2b = -4
四、設
cx
b
aaxxf +
=)1
)(
()( 2
,
0a
1|| x
,則
2|)(| xf
1
|
|x
時,試求
|
2| abx +
的最大值。
【參考解答】
c
ba
f+
=)
0(
caf +=)1(
cbaf += 23)1(
)
0()
1
(
)]
0
(
2)
1
()
1(
[
2
1
ff
b
f
f
f
a
=
+
=
=+ |2| abx
|
)1
()
2)(0
(
)
1(
)1
(
|
++
+f
xf
f
x
12
]1
|
2
||
1[|2
+++
+ x
x
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