109高屏區數學競賽筆試一解答

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109 學年度普通型高級中等學校數學科能力競賽試題
6 (屏東高中) 筆試()試題與解答
注意事項 :
本試卷共 4題,滿分 49 分。第一題 12 分,第二題 12 分,第三題 12 分,第四題 13 分。
一、證明 : 若自然數 𝒏 不被 5 整除,則 𝒏𝟖+𝟑𝒏𝟒𝟒 可被 100 整除。
[參考解答]
考慮因式分解 𝑛8+3𝑛44 = (𝑛2+1)(𝑛21)(𝑛4+4)
(1) 𝑛8+3𝑛44 可被 4 整除
自然數 n 可表示為 2k 2k-1 形式,其中 k 為自然數。
(a) n=2k
𝑛4+4 可被 4 整除,
所以, 𝑛8+3𝑛44 可被 4 整除。
(b) n=2k-1
𝑛21 = 4𝑘24𝑘+11 可被 4 整除,
所以, 𝑛8+3𝑛44 可被 4 整除。
(2) 𝑛8+3𝑛44 可被 25 整除
因為 自然數 n 不被 5 整除,
所以,n 可表示為 5k±1 5k±2 形式,其中 k 為自然數。
(a) n = 5k±1
𝑛4+4 𝑛21 可被 5 整除,
所以, 𝑛8+3𝑛44 可被 25 整除。
(b) n = 5k±2
𝑛4+4 𝑛2+1 可被 5 整除,
所以, 𝑛8+3𝑛44 可被 25 整除。
所以,由(1)(2)𝑛8+3𝑛44 可被 100 整除。
二、在圓內接一個梯形 ABCD 如下圖,又內接一個三角形 MNL,其邊平行梯形的邊,
就是 𝐀𝐁 𝐂𝐃 𝐋𝐌𝐀𝐃 𝐋𝐍𝐁𝐂 𝐌𝐍 𝐍𝐐 𝐋𝐌 𝐋𝐌 𝐐 已知
𝐍𝐌𝐋 =𝟔𝟎°𝐐𝐌 = 𝟐 AB 為圓的直徑。試求梯形 ABCD 的面積。
[參考解答] 梯形 ABCD面積 = 43
連接 AC,作 CPAB AB P。作 NQLM LM Q,交圓 OR,如下圖。
因為圓內接梯形 ABCDABCD,所以 AD =BC
AB+CD = 2CD+2BP = 2AP
(1)
對於內接三角形 MNL
{ABLMADLNBCMN
∠DAB = ∠CBA
∠NLM = NBL =60°
MNL 為正三角形
LN = MN NR 為圓 O的直徑
而且
∠3 =∠2 =∠1 = ∠NML = 60°
∠4 =∠1 =60°∠5 =∠6 =30°
ABC ≅ △ NRM APC NQMAC =LN =MN
Q
PC =QM = 2
APC面積 =△NQM 面積
(2)
(1)(2) 計算梯形 ABCD 的面積的到
梯形 ABCD面積 =1
2(AB+CD)CP =APCP = 2QMN 面積 = 21
2223
梯形 ABCD面積 = 43
(或是 1
2(AB+CD)CP =1
2(23+ 2
3+23 2
3)2 = 43)
三、將 1, 2, 3, 4, 5 這五個整數排成一排,且其中任意連續三個數之和都被這三個
數中的第一個數整除。
a. 若最後一個數是奇數,則滿足條件的排法有多少,
b. 若最後一個數是偶數,則滿足條件的排法有多少。
[參考解答] a. 5; b. 10
設五個數依序為𝑎1,𝑎2,𝑎3,𝑎4,𝑎5
𝑎𝑖|𝑎𝑖+𝑎𝑖+1 +𝑎𝑖+2成立,則𝑎𝑖|𝑎𝑖+1 +𝑎𝑖+2
因僅有兩個偶數,故若𝑎𝑖為偶數且1 i 3,則𝑎𝑖+1𝑎𝑖+2皆為奇數。
a.
因若𝑎𝑖為偶數且1 i 3,則𝑎𝑖+1𝑎𝑖+2皆為奇數。故𝑎1,𝑎2,𝑎3至多僅有一個偶數。
且因𝑎5為奇數。可知𝑎4為偶數且𝑎1,𝑎2,𝑎3中恰有一個偶數。
且因𝑎4為偶數,𝑎1,𝑎2,𝑎3中的偶數必為𝑎1
𝑎1= 2𝑎4= 4
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(2,1,3,4,5)(2,3,5,4,1)(2,5,1,4,3)
𝑎1= 4𝑎4= 2
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(4,3,1,2,5)(4,5,3,2,1)
5種排列。
b.
𝑎5為偶數,若𝑎3為偶數,則𝑎4亦為偶數,矛盾。
𝑎1為偶數。
𝑎1= 2𝑎5= 4
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(2,1,3,5,4)(2,3,1,5,4)(2,3,5,1,4)
𝑎1= 4𝑎5= 2
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(4,3,1,5,2)
𝑎2為偶數。
𝑎2= 2𝑎5= 4
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(3,2,1,5,4)(1,2,3,5,4)
𝑎2= 4𝑎5= 2
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(1,4,5,3,2)(5,4,1,3,2)
𝑎4為偶數。
𝑎4= 2𝑎5= 4
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(1,5,3,2,4)
𝑎4= 4𝑎5= 2
考慮 5所在的位置,可得出滿足條件的排列為(3,5,1,4,2)
10 種排列。
四、令
2)2(log)2(log 22 =++ yxyx
,試證
3 yx
[參考解答]
因為
2)2(log)2(log 22 =++ yxyx
所以
44 22 = yx
,因此
0x
因為
2
44 yx +=
所以
yx
0= yxt
tyx +=
因此
044)( 22 =+ yty
所以
0423 22 =+ ttyy
判別式
0)4(34)2( 22 tt
(因為有解)所以
3= yxt
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