数学竞赛决赛试题课件.ppt
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1、從2013年台南市市長盃國民中學數學能力競賽決賽試題分析談起 左太政/國立高雄師範大學數學系對數學競賽的省思:蕭文強(2012):數學競賽-是好、是壞?是樂、是苦?數學傳播數學傳播。37卷4期,pp.46-55。作者從參與1988年香港舉辦數學奧林匹亞競賽(IMO)擔任coordinator談起。台南市自95年開始由南寧高中承辦市長盃國中數學競賽複賽及決賽部分。競賽與研究參加數學競賽者,較著重在解可能題目未必很明確別人出題,並能分析解題策略,對數學學習與研究是否有幫助?數學研究之精神在於探索解答,且容許改變題目條件。研習內容簡介解題策略決賽試題解析第一部分:淺介數學解題策略何謂數學解題解題係指
2、當某人在解一個數學問題時,這個人為獲得答案所從事的一系列活動。數學解題係指在解決數學問題過程中需要用到一些數學概念、原理或方法等。老師教解題技巧的二個任務老師教解題技巧的二個任務老師是否能夠明確用名詞描述出成功解題時所使用的解題方法或策略為何?老師是否能夠將這些解題方法或策略教導學生如何解題?解題策略的意義策略是指完成任務的方法。解題策略是指解決數學問題所使用的方法。解題策略的種類解題策略的種類(Problem-Solving Strategies)法則法則(Algorithms)捷思法捷思法(Heuristics)窮舉法窮舉法(Trial-and-Error)頓悟法頓悟法(Insight)解
3、題能否成功,取決於有關知識及技能所涉及的四個範疇(1)資源(resources):有關數學的程序知識與性質等。(2)捷思(heuristics):解題的策略及技巧。(3)掌握(control):能決定什麼是及何時使用上述所提及的資源及策略。(4)信念(beliefs):從數學觀點如何確定能解決問題。常用的捷思策略 1.如有可能的話可作圖或表。如有可能的話可作圖或表。2.特殊化特殊化即考慮特殊情形可由下列方式進行即考慮特殊情形可由下列方式進行:視視為問題的特例;為問題的特例;(1)探究可能取值的範圍;探究可能取值的範圍;(2)將整數參數從將整數參數從1,2,3,依序探討起,尋找其規律性依序探討起
4、,尋找其規律性 3.利用對稱性或為不失一般性嘗試簡化題目利用對稱性或為不失一般性嘗試簡化題目 4.倒推法倒推法 5.將問題化成一系列小問題解題將問題化成一系列小問題解題 6.分幾種情形討論分幾種情形討論 7.反證法反證法 8.一般化一般化 9.引用新的符號引用新的符號(代數題代數題)或作補助線或作補助線(幾何題幾何題)解題歷程(一)瞭解問題瞭解問題-什麼是題目要求的或要證明的?什麼是題目要求的或要證明的?已知條件有哪些?已知條件有哪些?必要時可作圖行或表格幫助瞭解題必要時可作圖行或表格幫助瞭解題意。意。(二)擬定計畫擬定計畫(即提出解題構想即提出解題構想)-能分析問題,是否曾做過或解過類似題,
5、以尋求解題途徑,亦可考慮依下列方式進行:1.儘可能畫出圖形或表格;2.檢查特例如令問題中的整數取等特殊值代入,看看是否可歸納出規律來;3.嘗試簡化問題如利用對稱性、採用不妨假設 而不失問題的一般討論方式。4.如無法立即解決問題,需保留任何解題的記錄,以便先做別題後再回頭解本題時參考使用。解題歷程(三)實行計畫實行計畫-選擇策略及綜合運用知識去進行推理、計算,以解決問題。(四)回顧解答回顧解答-驗證答案是否合理及思考結果或方法能否用於解其他問題,甚至於自己修改原問題或推廣其結論,,形成另一個問題,,亦可考慮作為專題研究之題目。簡言之簡言之,通常解題活動先從題目通常解題活動先從題目待答或待證明的地
6、方著手待答或待證明的地方著手(Request),適時引進題目的已知適時引進題目的已知條件及潛在的性質條件及潛在的性質(Response),最後導出結果最後導出結果(Result).這是所謂這是所謂的的3 R策略。策略。第二部份:數學競賽決賽試題數學競賽決賽試題解析 一、一、填充題填充題(共共10題,每題題,每題6分分)1.已知已知 p 和和q 都是質數且都是質數且 ,如果如果 和和 也都是質數,也都是質數,則則 之值為之值為_。Ans:23pq2pqpq【參考解答】【參考解答】(1)因為因為 p 和和q 都是質數,且都是質數,且 p+q和和 p-q也也都是質數,故都是質數,故q=2。(2)又又
7、 p+2 也是質數,且也是質數,且 p-2,p,p+2 三數三數中必只有一數是中必只有一數是3的倍數。故的倍數。故2523ppq 2.已知已知 皆為整數,則共有皆為整數,則共有_組數對組數對 滿足條滿足條件件 。Ans:3組組,a b(,)a b225()714aabbab【參考解答】【參考解答】代入代入 分別求分別求 值:值:(1)當當 時,時,(不合不合);(2)當當 時,時,(不合不合),;(3)當當 時,時,(不合不合);故解為故解為 。2222221,25()7145(514)(57)0(514)(514)4 5(57)2 5aabbabbabaaaaaab 22222(514)20
8、(57)025140196 100140014 314 3751961.61,0,11515aaaaaaaaaa 1243,5bb0a 1145b 20b 1a 1212,5bb(,)(1,3),(0,0),(1,2)a b 1a 1,2b12,b b 3.將將2,3,4,5,6,7,8,9,10,11這這十個數填入右圖中的十個數填入右圖中的10個空格子裡,個空格子裡,每個格子只能填一個數。又此圖形中共有每個格子只能填一個數。又此圖形中共有三個田字形三個田字形,每,每個田字形都是由四個空格個田字形都是由四個空格組成。如果每個田字形的四個空格內所填組成。如果每個田字形的四個空格內所填的數字的數字
9、之和都等於之和都等於A,則,則A的最大值為的最大值為_。Ans:28【參考解答】【參考解答】設設對角線位置的中間二個空格對角線位置的中間二個空格分別分別填入填入,又三個田字型的四個,又三個田字型的四個格子格子中中所填的數所填的數 之之和為和為A,因因 ,若若A=28,可考慮可考慮取取 最最上面的田字型其餘三數為上面的田字型其餘三數為4,7,8;中間的田字;中間的田字型其餘二數為型其餘二數為3,6;最下面的田字型其餘三數為最下面的田字型其餘三數為2,5,11。註註:本題填法有多種方式,本題填法有多種方式,A的最小值為的最小值為24。23411656536565 10 11862228xy AA2
10、3411656536565 1011862228xyAA4.4.在所有三位數的正整數在所有三位數的正整數 中,能使中,能使 的末三位數字是的末三位數字是168168的最大三位數的最大三位數 為為_。Ans:982nn3n【參考解答】【參考解答】(1)因因n3的末位數字是的末位數字是8,所以,所以n的末位數字是的末位數字是2。(2)設設n=10k+2,其中,其中k Z,n3=(10k+2)3=1000k3+600k2+120k+8,因為因為n3的十位數字是的十位數字是6,所以,所以k的個位數字為的個位數字為3或或8。為了簡化計算,我們可以假設為了簡化計算,我們可以假設k=5m+3,其中,其中m
11、Z,n3=(10(5m+3)+2)3=(50m+32)3=125000m3+240000m2+153600m+32768,因為因為n3的百位數字為的百位數字為1,故,故m的個位數字為的個位數字為4或或9。當當m=4,我們得到,我們得到 k=23 和和 n=232,當當m=9,我們得到,我們得到k=48 和和 n=482,當當m=14,我們得到,我們得到k=73 和和 n=732,當當m=19,我們得到,我們得到k=98和和 n=982,當當m=24,我們得到,我們得到k=123 和和 n=1232,。所以最大三位數所以最大三位數n為為982 5.長方形長方形ABCD 中中,E 為為 中點,中點
12、,F 為為 中點。如果中點。如果 為為直角,則直角,則 的的比比 值為值為_。(答案需化為最簡式,否則不予計分答案需化為最簡式,否則不予計分)Ans:F E C A D B22ABADBCCDAEFABAD【參考解答】【參考解答】令令2,2ABa ADb F E C A D B22222222222222224,44()(4)52222AEabEFabAFababababababab6.6.已知二已知二數數 滿足滿足 則則 _ _。Ans:4 ba,22(2)(2)1705058abababba【分析】如果如果利用乘法公式將其展開後整理,利用乘法公式將其展開後整理,過程可能過程可能複雜複雜些些
13、。如果如果利用十字交乘法利用十字交乘法:令令 因此原因此原方程式可寫成方程式可寫成 ,似乎也不行,似乎也不行通通。若利用配方法若利用配方法:欲寫成欲寫成 ,其中其中 。2,2AabBab221700AABB22222222AmBnABAmBnmn22225058,170AmBnab mn 【參考解答】【參考解答】根據根據以上以上討論可知討論可知 設設原式原式=22(2)(2)0abmabn7,11270,21101,5|4mnabababab 222 2225058,170ab mab nabmn 7.令令 為正整數,在坐標平面上,直線為正整數,在坐標平面上,直線 ,分別交分別交x軸與軸與y軸
14、於軸於 二點二點 O 為為原點原點。若若直角三角形直角三角形AOB 的面積為的面積為 ,則則 =_。Ans:n111nyxnn,A BnS122013SSS20134028【參考解答】【參考解答】因為因為A,B點之座標點之座標 之面積之面積為為 。11(,0),(0,)1ABAOBnn 1 1111 11()212(1)21n nn nnn201312201311 11112013()(1)21220144028nSSSnn 8.計算計算 =_。(需化至最簡式,否則不計分。需化至最簡式,否則不計分。)Ans:2132431009926129900910【參考解答】【參考解答】213243100
15、992612990011111(1)()()223991001911010 9.設某數列的第設某數列的第n項為項為 ,其中,其中n為正整數。若此數列的前為正整數。若此數列的前2013項之項之和為和為L,且,且 ,其中,其中 是某正是某正整數,則整數,則 的值為的值為_。Ans:2013 3)1()2(1)1(1122nnnn1L【參考解答】【參考解答】設設 其中其中n為為正整正整數數。首先觀察對任意首先觀察對任意的的正整正整數數k,3)1()2(1)1(1122nnnxnn22222222432222222211(1)(1)1(1)(1)2321(1)(1)(1)111111(1)(1)1kk
16、kkkkkkkkkkkkkkkkkkk kk kkk 所以所以對任意的自然數對任意的自然數n,我們可求得,我們可求得 因為因為 由知,由知,所以所以 3)1(21111nnnxnn122013111111111111234345456111111115672014201520161111111112013(*)220154567201420152016Lxxx20142013 L2013 10.已知已知 為正整數且為正整數且 ,則滿足條,則滿足條件件 的的 值為值為_。Ans:,a bab1683ab(,)a b(,)(748,187)a b 【參考解答】【參考解答】因因 為正整數,所以為正整
17、數,所以 必為正整數,必為正整數,且且 ,所以,所以 ,其中其中k 為正整數。為正整數。但但 ,因為因為 ,所以,所以 。21683(1683)16832 1683abbaaa,a b1683a21683311 17211 17ak211 1716831,2akkab(,)(748,187)a b 由上述解的過程得知 如果我們將1683改為2013或2014,其結果為何?二、計算及證明題二、計算及證明題(共共4題,每題題,每題10分分)1.設設 為質數,如果為質數,如果 的正因的正因數之個數少於數之個數少於11個,試求滿足這樣個,試求滿足這樣條件的所有質數條件的所有質數 。p211p p 解題
18、策略:將p值從最小值p=2,3,5,代 入檢驗是否符合題意。【參考解答】【參考解答】Ans:若若 ,則,則 有有4個正因個正因數數1,3,5,15。若若 ,則,則 有有6個正因個正因數數1,2,4,5,10,20 若若 ,則,則 有有9個個正因數正因數1,2,3,4,9,12,18,36 若若 ,則,則 有有12個個正因數(不合)正因數(不合)2,3,5p 2p 211153 5p 3p 22112025p 5p 7p 222113623p 22116023 5p 欲證當欲證當 時,時,的正因數之個數必多於的正因數之個數必多於11個。首先證明個。首先證明 為為12的倍數。的倍數。因為因為 ,則
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