Đề thi học sinh giỏi tỉnh Toán THPT đợt 1 năm 2023 – 2024 sở GD&ĐT Quảng Nam

Xin giới thiệu đến quý thầy, cô giáo và các em học sinh lớp 12 đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Toán THPT đợt 1 năm học 2023 – 2024 sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Nam; kỳ thi được diễn ra vào ngày 29 tháng 09 năm 2023; đề thi có đáp án và hướng dẫn chấm điểm. Mời bạn đọc đón xem!

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THPT
TỈNH QUẢNG NAM NĂM HỌC 2023-2024 ĐỢT 1
ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: TOÁN
Thời gian: 180 phút (không k thời gian giao đề)
Ngày thi: 29/9/2023
Câu 1 (3,0 điểm). Giải hệ phương trình
(
x
p
y + 1 + x
2
y
2
+ x 3y 2 = 0
27x
2
y + 27x
2
54xy 76x 20y = 22 +
3
p
80x + y 7
(x, y R).
Câu 2 (2,0 điểm). Cho y số (u
n
) được xác định như sau:
(
u
1
> 0
u
n+1
=
1 + u
2
n
2u
2
n
, n N
.
Chứng minh y số (u
n
) giới hạn hữu hạn và tìm giới hạn đó.
Câu 3 (5,0 điểm). Cho tam giác nhọn ABC (AB < AC). Đường tròn (O) lần lượt tiếp xúc với ba
cạnh AB, BC, CA tại ba điểm M, N, K. Gọi S , R lần lượt giao điểm của đường phân giác ngoài c A
của tam giác ABC với hai đường thẳng KN, M N. Gọi I giao điểm của hai đường thẳng MS và KR,
đường thẳng AN cắt đường tròn (O) tại điểm thứ hai J.
a) Chứng minh I thuộc (O) và
sin
\
MKN
sin
\
KMN
=
KI
KJ
.
b) Đường tròn ngoại tiếp tam giác AM K cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC tại điểm thứ hai
D, OD cắt MK tại E. Gọi (T ) đường tròn đi qua D và tiếp xúc với BC tại N. Chứng minh
(T ) tiếp xúc với đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC và EN đường phân giác của c BEC.
Câu 4 (2,0 điểm). Cho p số nguyên tố lớn hơn 3.
a) Xét đa thức f(x) = (x + 1)(x + 2) . . . (x + p 1) = x
p1
+ a
p2
x
p2
+ . . . + a
1
x + (p 1)!.
Chứng minh a
i
.
.
. p với mọi i = 1, 2, . . . , p 2.
b) Chứng minh
(p 1)!
1
p
+
(p 1)!
2
p
+ . . . +
(p 1)!
p 1
p
chia hết cho p
3
.
Câu 5 (3,0 điểm). Tìm tất cả các hàm số f : R R thỏa mãn
f(x + f (x + y)) + f (xy) = x + f(x + y ) + yf(x), x, y R.
Câu 6 (2,0 điểm). Tô màu tất cả các đỉnh của đa giác đều (T ) 12 đỉnh bằng hai màu khác nhau,
mỗi đỉnh một màu.
a) Hỏi bao nhiêu cách màu sao cho không tam giác đều nào tất cả các đỉnh của cùng
màu (các đỉnh của đỉnh của (T ))?
b) Hỏi bao nhiêu cách màu sao cho ít nhất một đa giác đều tất cả các đỉnh của cùng
màu (các đỉnh của đỉnh của (T ))?
Câu 7 (3,0 điểm). Cho ba số thực x, y, z thuộc khoảng (0; 1) và thỏa mãn (1 x)(1 y)(1 z) = xyz.
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức T =
x
2
y
+
y
2
z
+
z
2
x
+ x + y + z.
—HẾT—
*Thí sinh không được sử dụng tài liệu máy tính cầm tay; cán b coi thi không giải thích thêm.
*Họ tên thí sinh: .................................................... Số báo danh: ...................
Trang 1/10
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TỈNH QUẢNG NAM
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THPT
NĂM HỌC 2023 – 2024 ĐỢT 1
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ ĐÁP ÁN
Môn: TOÁN
(Hướng dẫn chấm này gồm có 10 trang)
Câu Nội dung Điểm
Câu 1
(3,0đ)
Giải hệ phương trình
2 2
2 2
3
1 3 2 0
( , )
27 27 54 76 20 22 80 7
x y x y x y
x y
x y x xy x y x y
.
3,0
- Điều kiện:
0, 1.
x y
- Nhận xét:
x y
là nghiệm của hệ.
- Xét
x y
:
Phương trình thứ nhất của hệ tương đương với phương trình
2 2
( 1) ( ) (2 2 ) 2 0
x y x y x y x y
1
( 2)( 1) 0
1
x y
x y x y
x y
1
( 1) 2 0
1
x y x y
x y
1
y x
(vì
1
2 0
1
x y
x y
)
Thay
1
y x
vào phương trình thứ hai của hệ ta được:
3 2
3
27 54 42 2 81 8
x x x x
3
3
3 3
(3 2) (3 2) 81 8 81 8
x x x x
(**)
Hàm số
3 2
( ) có '( ) 3 1 0,f t t t f t t t
nên hàm s
( )
f t
đồng biến trên
.
Do đó,
3
pt (**) 3 2 81 8 0
x x x
hoặc
3 2 6
3
x
hoặc
3 2 6
3
x
(loại)
Vậy hệ phương trình đã cho có 2 nghiệm:
0 ; 1
,
3 2 6 2 6
;
3 3
.
Trang 2/10
Câu 2
(2,0đ)
Cho dãy số
( )
n
u
được xác định như sau:
1
2
*
1
2
0
1
,
2
n
n
n
u
u
u n
u
.
Chứng minh dãy s
( )
n
u
có giới hạn hữu hạn và tìm giới hạn đó.
2,0
- Nhận xét:
*
0,
n
u n
.
2
1
2
1
2
1
1 2
1
2
1
n
n
n n
n
u
u
u u
u
Đặt
1
n
n
x
u
. Khi đó ta có:
1
*
1
2
0
2
,
1
n
n
x
x n
x
- Nhận xét:
*
0,
n
x n
Xét
2
2
( ) ( 0)
1
f x x
x
( ) ( )
g x f f x
`
2 2
4
'( ) 0 0
(1 )
x
f x x
x
( )
f x
nghịch biến trong khoảng
(0; )
( )
g x
đồng
biến trong khoảng
(0; )
.
Do
( )
g x
đồng biến nên
2
n
x
là dãy số đơn điệu và
2
0 2
n
x
. Suy ra
2
n
x
có giới hạn.
Giả sử
2
lim
n
x
, khi đó
0 2
(
là nghiệm của phương trình
( )
g x x
)
- Tương tự, dãy s
2 1
n
x
cũng có giới hạn, gọi giới hạn đó là
(0 2)
Từ
1
2
2
1
n
n
x
x
, suy ra
2
2
2
2
2
2 (1 )
1
( )( 1) 0
2
2 (1 )
1

(*)
* Khi
1 2

. Khi đó
,
là hai nghiệm của phương trình:
2
2 1 0 1 1
X X X
.
* Khi
, t hệ trên ta có:
3
2 0 1
.
Do đó
2 2 1
lim lim 1
n n
x x
. Suy ra dãy số
n
x
có giới hạn là
1
.
1
n
n
x
u
nên dãy số
n
u
có giới hạn là
1.
* Cách khác: Ta có
0,
n
u n
. Đặt
2
*
1
2
1
, (1)
2
n
n
n
u
u n
u
Từ (1) suy ra
1
2
1 1 1
,
2 2
2
n
n
u n
u
. Do đó
1
, 2
2
n
u n
.
Xét hàm số
2
2
1 1
, ;
2
2
x
f x x
x

, có
3
1 1
' 0,
2
f x x
x
.
Suy ra
1 5 1
,
2 2 2
f x f x
.
Trang 3/10
Dãy số
n
u
có dạng
1
n n
u f u
. Suy ra
1 5
, 3
2 2
n
u n
, tc là dãy
n
u
bị chặn.
f x
nghịch biến trên
1 5
;
2 2
nên
f f x
đồng biến trên
1 5
;
2 2
. Do đó hai dãy
2
n
u
2 1
n
u có tính đơn điệu ngược nhau.
Kết hợp với dãy
n
u
bị chặn suy ra hai dãy
2
n
u
2 1
n
u có giới hạn.
Đặt
2 2 1
1 5 1 5
lim ; , lim ;
2 2 2 2
n n
u a u b
. Qua giới hạn từ (1), ta được:
2
2 2
2
2 2 2
2
1
2 1 (2)
2
1 2 1
2
b
a
ab b
b
I
a a b a
b
a
Suy ra
2 2 2 2
(3)
2 2 2 0
2 (4)
a b
a b ab a b a b ab a b
ab a b
Thay (3) vào (2), ta được
3 2
2 1 1
a a a
, suy ra
1
a b
.
Thay (4) vào (2), ta được
2
1 1 2
a b b b ab a b
.
Do đó
,
a b
là nghiệm phương trình
2
2 1 0 1
x x x
. Suy ra
1
a b
.
Như vậy hệ (I) có nghiệm duy nhất
1
a b
.
Suy ra
2 2 1
lim lim 1
n n
u u
, do đó
lim 1
n
u
.
Trang 4/10
Câu 3
(5,0đ)
Cho tam giác nhọn
( )
ABC AB AC
. Đường tròn
( )
O
lần lượt tiếp xúc với ba cạnh
, ,
AB BC CA
tại ba điểm
, ,
M N K
. Gọi
,
S R
lần ợt giao điểm của đường phân giác
ngoài góc
A
của tam giác
ABC
với hai đưng thẳng
, .
KN MN
Gọi
I
giao điểm của
hai đường thẳng
MS
và
KR
, đường thẳng
AN
cắt đường tn
( )
O
tại điểm thứ hai là
.
J
5,0
3a
(1,5đ)
a) Chứng minh
I
thuộc
( )
O
sin
sin
MKN KI
KJ
KMN
1,5
(Học sinh không vẽ hình – không chấm)
Ta có:
/ /
RS KM ARN KMN NKC
Do đó tứ gc
AKNR
nội tiếp đường tròn.
ơng t, tgiác
AMNS
nội tiếp đường tn.
0
180
RKN SMN RAN SAN .
Do đó tứ gc
MNKI
nội tiếp đường tròn hay
( )
I O
Ta có:
IMK ISA ANM KI MJ
Tứ giác
MNKJ
nội tiếp
( )
O
có giao điểm hai tiếp tuyến tại
,
M K
nằm trên đường thẳng
NJ
nên
MNKJ
t gc điều hòa.
Do đó
MN MJ
KN KJ
MN KI
KN KJ
sin
sin
MKN KI
KJ
KMN
* Lưu ý: Ta có:
AKNR
và
AMNS
đều nội tiếp đường tròn. Do đó
A
điểm Miquel của tứ giác toàn
phần
NKIMRS
.
A
thuộc
RS
nên tứ giác
MNKI
nội tiếp. Suy ra
( )
I O
.
Trang 5/10
3b
(3,5đ)
Đường tròn ngoại tiếp tam giác
AMK
cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác
ABC
tại điểm
thứ hai là
D
,
OD
cắt
MK
tại
E
. Gọi
( )
T
là đường tròn đi qua
D
và tiếp xúc với
BC
tại
N
. Chứng minh rằng
( )
T
tiếp xúc với đường tròn ngoại tiếp tam giác
ABC
EN
đường phân giác của góc
BEC
.
3,5
Ta có:
DBM DCK
;
MDK MAK BDC MDB KDC
Suy ra hai tam giác
DBM
và
DCK
đồng dạng
Do đó
DB BM BN
DC CK CN
DN
pn giác của
BDC
.
Gọi
X
là m của đường tn ngoại tiếp tam gc
ABC
,
Y
là tâm của đường tròn
( )
T
.
Gọi
F
là giao đim th hai của đường thẳng
DN
và đường tn ngoại tiếp tam gc
ABC
.
Khi đó
F
điểm cnh giữa ca cung nh
BC
.
//
YN XF
(cùng vuôngc với
BC
)
NDY DNY DFX FDX
, ,
X Y D
thẳngng. Suy ra
( )
T
tiếp xúc với đường tròn ngoại tiếp tam gc
ABC
.
Gọi
, ,
L P Q
lần lượt trung điểm ca
, ,
KN MN KM
;
r
bán kính ca
( )
O
2
. . .
OQ OA OP OB OL OC r
.
Suy ra phép nghịch đảo
2
r
O
I
m
O
, phương ch
2
r
biến tam giác
ABC
thành tam giác
QPL
.
Do đó
2
: ( ) ( )
r
O
I ABC QPL
(với
( )
QPL
đường tròn Euler của tam giác
MNK
)
Mà
2
2
. . :
r
O
OD OE OA OQ r I D E
Lại
( )
D ABC
nên
( )
E QPL
Suy ra
E
là chân đường cao vẽ từ
N
của tam giác
MNK
hay
EN
vuông góc
MK
Do
1
BN CK AM
CN AK BM
nên theo định lí CEVA t
, ,
AN BK CM
đồng quy tại 1 điểm Gergone
Gọi
T
giao điểm của
MK
và
BC
, ta
( ) 1 ( ) 1
TNBC E TNBC
Mà
ET
vuông góc
EN
nên
EN
là phân giác của góc
BEC
.
Trang 6/10
Câu 4
(2,0đ)
Cho
p
là số nguyên tố lớn hơn
3
.
a) Xét đa thức
1 2
2 1
( ) ( 1)( 2)...( 1) ... ( 1)!
p p
p
f x x x x p x a x a x p
Chứng minh rằng
i
a p
với mọi
1, 2, ..., 2
i p
.
b) Chng minh
( 1)! ( 1)! ( 1)!
...
1 2 1
p
p p
p p p
p
chia hết cho
3
p
.
2,0
a)
1 2
2 1
( ) ( 1)( 2)...( 1) ... ( 1)!
p p
p
f x x x x p x a x a x p
Xét đa thức bậc
2
p
:
1
( ) ( ) ( 1)
p
Q x f x x
Ta có
(1) Q(2) ... ( 1) 0 (mod )
Q Q p p
0,5
Suy ra Q(x) có
1
p
nghiệm theo modulo
p
, mà Q(x) là đa thức bậc
2
p
nên các hệ số
i
a p
.
b) Ta có:
1,5
chia hết cho n
Do đó, ta chỉ cần chứng minh tổng của các số hạng
1
( 1)!
.
( )
p
p
p
k
k p k
chia hết cho
p
, với
1
1, 2, ...
2
p
k
.
Ta có
1
1(mod )
p
k p
(mod )
p
a a p
, với
( 1)!
( )
p
a
k p k
(định lý nhỏ của Fermat)
Ta đi chứng minh
1
2
1
( 1)!
( )
p
k
p
k p k
chia hết cho
p
.
Ta có
( 1)! 1 ( 1)! ( 1)!
( )
p p p
k p k p k p k
. Do đó, ta đi chứng minh:
( 1)! ( 1)! ( 1)! 1 1 1
... ( 1)! ...
1 2 1 1 2 1
p p p
p
p p
chia hết cho
2
p
Theo định lí Viet cho
( )
f x
thì
1
1 1 1
( 1)! ... .
1 2 1
a p
p
Từ a) thay
x p
vào
( )
f x
ta được
1
( ) ( 1)( 2)...( 1) ( 1) ( 1)! ( 1)!
p
f p p p p p
( do p là số lẻ)
1 2
2 1
( ) ( ) ( ) ... ( ) ( 1)!
p p
p
f p p a p a p p
Suy ra
1 2 2
2 2 1
( ) ( ) ... ( )
p p
p
p a p a p a p
(*)
i
a p
nên VT(*)
3
p
, do đó
3
1
a p p
hay
2
1
a p
.
Vậy
2
1 1 1
( 1)! ...
1 2 1
p p
p
hay
( 1)! ( 1)! ( 1)!
...
1 2 1
p p p
p
chia hết cho
2
p
.
Suy ra điều phải chứng minh.
* Lưu ý: Học sinh có thể nêu
2
1 1 1
... 0(mod )
1 2 1
p
p
(Do định lí Wolstenholme)
( 1)! ( 1)! ( 1)!
( )
( )
p p
p
p p
p p p
k p k
k p k k p k
1 1 1 2 2 2 3 3 3
( ) . . . . . . ...
p p p p p p p
p p p
k p k k k C k p C k p C k p
2 1 2 2 2 3 3 3
. . . . . ...
p p p
p p
p k C k p C k p
2 2 2 3 3 3
. . . . ...
p p
p p
C k p C k p
3
p
2 1 3
( ) . (mod )
p p p
k p k p k p
Trang 7/10
Câu 5
(3,0đ)
Tìm tất cả hàm số
:f
thỏa mãn
( ) ( ) ( ) ( ), ,f x f x y f xy x f x y yf x x y
(*).
3,0
Thay
1
y
ta được
( 1) ( 1)
f x f x x f x
(1)
Khi đó,
( 1)
x f x
là điểm cố định của hàm
f
với bất kỳ
x
.
- TH1:
(0) 0
f
+ Thay
0
x
ta được
( ) (0) ( ) (0)
f f y f f y yf
Nếu
0
y
là điểm cố định của hàm
f
thì ta có:
0 0 0 0 0 0 0
( ) (0) ( ) (0) (0) (0) 1
f f y f f y y f y f y y f y
.
Do đó:
( 1) 1 ( ) 2
x f x f x x
với mọi x
R.
Thử lại
( ) 2
f x x
thỏa mãn.
- TH2:
(0) 0
f
+ Thay
0
y
x
bởi
1
x
ta được
( 1) 1 ( 1) 1
f x f x x f x
(2)
Khi đó,
( 1) 1
x f x
là điểm cố định của hàm
f
với bất kỳ
x
.
+ Thay
1
x
ta được
1 ( 1) ( ) 1 ( 1) (1)
f f y f y f y yf
(3)
+ Thay
1
x
vào (1) ta được
1 1
f
+ Thay
1
y
vào (3) ta được
1 1
f
Do đó, (3) viết lại
1 ( 1) ( ) 1 ( 1)
f f y f y f y y
(4)
Từ (4), nếu
0
y
,
0
1
y
là điểm cố định thì
0
2
y
cũng là điểm cố định.
Do đó, từ (1) và (2) suy ra
( 1) 2
x f x
cũng là điểm cố định của hàm
f
với bất kỳ
x
Tức là
( ( 1) 2) ( 1) 2
f x f x x f x
.
+ Thay
x
bởi
2
x
ta được
( ( 1)) ( 1)
f x f x x f x
+ Từ (*), thay
1
y
ta được
( 1) ( ) ( 1) ( ) ( ) ( )
f x f x f x x f x f x f x f x
.
Tức
f
là hàm số lẻ.
+ Từ (*), thay
( , )
x y
bởi
( 1, )
y
ta được
1 ( 1 ) ( ) 1 ( 1 ) ( 1)
f f y f y f y yf
1 (1 ) ( ) 1 (1 )
f f y f y f y y
(5)
Từ (4) (5), cộng vế theo vế suy ra được:
( )
f y y
với bất kỳ
y
hay
( )
f x x
,
.
x
Thử lại
( )
f x x
thỏa mãn.
Vậy có hai hàm số thỏa đề là:
( ) , ( ) 2
f x x f x x
.
Trang 8/10
Câu 6
(2,0đ)
Tô màu tất cả các đỉnh ca đa gc đều (T) có 12 đỉnh bằng hai màu kc nhau, mi đnh một u.
a) Hỏi có bao nhiêu cách tô màu sao cho không có tam giác đều nào mà tất cả các đỉnh của
nó cùng màu (các đỉnh của nó là đỉnh của (T))?
b) Hỏi có bao nhiêu cách tô màu sao cho có ít nhất một đa giác đều tất cả các đỉnh của
nó cùng màu (các đỉnh của nó là đỉnh của (T))?
a) Số cách màu một tam giác đều không tất cảc đỉnh cùngu
3
2 2 6
cách.
Suy ra cách tô màu sao cho không có tam giác đều cùng màu là:
6.6.6.6 1296
cách
0,5
b)
Trư
ớc hết, ta đi tính số cách m
àu sao cho
không đa giác đ
ều n
ào
t
ất cả các
đỉnh của nó cùng màu.
- Để cho gọn, ta nói một đa giác đều cùng màu để thay cho đa giác đều tất cả các
đỉnh cùng màu. Giả sử hai màu đó là đỏ và xanh.
- Hiển nhiên chỉ cần quan tâm đến tam giác đều hình vuông. Các đỉnh của đa giác
đều (T) có 12 cạnh tạo thành 4 tam giác đều 3 hình vuông.
* Trong 1296 cách màu sao cho không tam giác đều cùng màu,
cách đ
hình vuông cùng màu.
- Để có một hình vuông cùng màu ta làm như sau:
+ Chọn ra 1 hình vuông có
1
3
C
cách chọn.
+ Hình vuông được tô một màu, có 2 cách.
+ Mỗi đỉnh của hình vuông tương ứng 1 đỉnh tam giác đều; để tam giác đều này
không cùng 1 màu thì hai đỉnh còn lại có 3 cách.
Do đó để có một hình vuông ta có:
1
3
.2(3.3.3.3) 486
C
cách.
(Nếu đỉnh đó màu đỏ thì hai đỉnh kia của tam giác đều không cùng màu phải là: đỏ-xanh,
xanh-đỏ, xanh-xanh (đỉnh thứ ba của tam giác đều không cùng màu một đỉnh của hình vuông
cùng màu đang xét); Mỗi đỉnh hình vuông 1 đỉnh của 1 tam giác đều, với 4 đỉnh tương ứng 4
tam giác đều, khi đó đtất cả các đỉnh của đa giác đều 12 đỉnh, nên không thể xảy ra khả năng
còn tam giác đều cùng màu).
1,5
-
Đ
ể có
hai hình vuông mà mỗi hình cùng màu ta làm như sau:
+ Chọn ra 2 hình vuông
2
3
C
cách chọn.
(cả 3 đỉnh của tam giác đều không thể là các đỉnh trên hainh vuông)
+ Cả hai hình vuông cùng một màu ta có 2 cách; khi đó mỗi tam giác đều luôn 2
đỉnh (cùng màu) từ 8 đỉnh của hai hình vuông, do đó đỉnh còn lại phải khác màu 1 cách.
+ Hai hình vuông, mỗi hình mỗi màu: có 2 cách;
Hình vuông còn lại có 4 đỉnh, mỗi đỉnh tương ứng là 1 đỉnh của tam giác đều hai
đỉnh 2 u khác nhau trong 8 đỉnh của hai hình vuông (đỉnh còn lại đỉnh của hình
vuông còn lại, khi đó hiển nhiên tam giác đều này không cùng màu). Do đó 2.2.2.2
cách. Vậy để có hai hình vuông ta có:
2
3
2.1 2.(2.2.2.2) 102
C cách
-
Đ
ể có
ba hình vuông mà mỗinh cùng màu (chỉ cần xét ba hình vuông với mỗi hình
cùng màu nhưng cả ba hình không cùng một màu (vì xét từ khả năng không tam giác
đều nào cùng màu nên tất cả khả năng này không xảy ra 3 hình vuông cùng một màu)) ta
có: 2.2.2 - 2 = 6 cách.
Suy ra
các cách
tô màu đ
không có đa giác đ
ều
nào cùng màu là:
1296 (486 (102 6)) 906
cách
Vậy số cách tô màu mà ít nhất một đa giác đều cùng màu là:
12
2 906 3190
cách.
Trang 9/10
Lưu ý:
Quy ước: Một đa giác có tất cả các đỉnh cùng màu gọi là đa giác cùng màu.
* Có 4 tam giác đều, các tam giác đều này không có đỉnh chung, mỗi tam giác có 6 cánh tô tạo
thành tam giác không cùng màu. Suy ra có
4
6 1296
cách. Trong số này, ta xét 3 trường hợp
a. Có đúng 3 hình vuông cùng màu và 3 hình vuông này không cùng màu với nhau có 6
cách tô.
b. đúng 2 hình vuông cùng màu có
2 4
3
.2.(2 2) 84
C
cách. ( Chú ý không có trường
hợp 3 hình vuông cùng màu mà cùng màu với nhau )
c. Có đúng 1 hình vuông cùng màu có
1 4
3
2
.(2.3 6 .84) 300
3
C
cách. ( Do 4 đỉnh của hình
vuông là 4 đỉnh của các tam giác đều khác nhau và với mỗi cách tô màu 1 đỉnh hình
vuông cùng màu có 3 cách tô màu 2 đỉnh còn lại của tam giác đều tương ứng )
* Số cách tô không có tam giác đều cùng màu, tứ giác đều cùng màu và khi đó cũng không có
lục giác đều cùng màu và 12-giác đều cùng màu là
1296 6 84 300 906
.
* Vậy số cách tô có ít nhất 1 đa giác đều cùng màu là
12
2 906 3190
cách.
Trang 10/10
Câu 7
(3,0đ)
Cho ba số thực
, ,
x y z
thuộc khoảng
0;1
thỏa mãn
(1 )(1 )(1 )
x y z xyz
. Tìm
giá trị nhỏ nhất của biểu thức
2 2 2
x y z
T x y z
y z x
3,0
Ta có:
2 2 2 2 2 2 2
2 2 2
( )
2 ( ) 2 ( )
x y z x y z
T x y z x y z
y z x x y y z z x
(Sử dụng bất đẳng thức
2
2 2 2
x y z
x y z
a b c a b c
)
Hơn nữa, ta có
2 2 2
2 2 2
( )( )
3
x y z x y z
x y y z z x
(*)
Thật vậy,
3 2 3 2 3 2 2 2 2
(*) ( ) ( ) ( ) 2 2 2
x xy y yz z zx x y y z z x
(BĐT này luôn đúng, dấu bằng xảy ra khi
x y z
)
Do đó
2 2 2
2 3( )
T x y z
- Nhận xét: Trong ba số
, ,
x y z
luôn ít nhất hai số, sao cho chúng cùng lớn hơn hoặc
bằng hoặc cùng nhỏ hơn hoặc bằng số
m
tùy ý.
Giả sử, hai số đó là
,
x y
1
2
m
. Khi đó ta có:
1 1
0 4 2 2 1 4 2 2
2 2
x y xy x y xyz xz yz z
(1)
Từ giả thiết:
(1 )(1 )(1 ) 4 2 2 2 2 2 2 2
x y z xyz xyz x y z xy yz zx
(2)
Từ (1) và (2) suy ra:
2(1 )(1 ) 2(1 )(1 )(1 ) (1 )
x y z x y z z z
2 (1 ) 2 (1 ) 2 1
xyz z z xy z xy z
.
Hơn nữa:
2 2 2 2 2
1 1 1
(2 ) ( ) ( )
2 4 4
x y z xy z x y z
2 2 2
1 1 3
(2 ) 1
4 4 4
x y z xy z
2 2 2
3
2 3( ) 2 3. 3
4
T x y z
Vậy
min 3
T
khi
1
2
x y z
.
--------------- HẾT ---------------
Chú ý: Nếu học sinh lời giải đúng, khác với đáp án, Giám khảo căn cứ thang điểm câu
tương ứng cho điểm phù hợp.
| 1/11

Preview text:

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THPT TỈNH QUẢNG NAM NĂM HỌC 2023-2024 ĐỢT 1 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: TOÁN
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 29/9/2023
Câu 1 (3,0 điểm). Giải hệ phương trình
(√x − py + 1 + x2 − y2 + x − 3y − 2 = 0 (x, y ∈ R).
27x2y + 27x2 − 54xy − 76x − 20y = 22 + 3 p80x + y − 7 (u1 > 0
Câu 2 (2,0 điểm). Cho dãy số (un) được xác định như sau: 1 + u2 u n ∗ . n+1 = , ∀n ∈ N 2u2n
Chứng minh dãy số (un) có giới hạn hữu hạn và tìm giới hạn đó.
Câu 3 (5,0 điểm). Cho tam giác nhọn ABC (AB < AC). Đường tròn (O) lần lượt tiếp xúc với ba
cạnh AB, BC, CA tại ba điểm M, N, K. Gọi S, R lần lượt là giao điểm của đường phân giác ngoài góc A
của tam giác ABC với hai đường thẳng KN, M N . Gọi I là giao điểm của hai đường thẳng M S và KR,
đường thẳng AN cắt đường tròn (O) tại điểm thứ hai là J. sin \ M KN KI
a) Chứng minh I thuộc (O) và = . sin \ KM N KJ
b) Đường tròn ngoại tiếp tam giác AM K cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC tại điểm thứ hai
là D, OD cắt M K tại E. Gọi (T ) là đường tròn đi qua D và tiếp xúc với BC tại N . Chứng minh
(T ) tiếp xúc với đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC và EN là đường phân giác của góc BEC.
Câu 4 (2,0 điểm). Cho p là số nguyên tố lớn hơn 3.
a) Xét đa thức f (x) = (x + 1)(x + 2) . . . (x + p − 1) = xp−1 + ap−2xp−2 + . . . + a1x + (p − 1)!. . Chứng minh a .
i . p với mọi i = 1, 2, . . . , p − 2. (p − 1)!p (p − 1)!p (p − 1)!p b) Chứng minh + + . . . + chia hết cho p3. 1 2 p − 1
Câu 5 (3,0 điểm). Tìm tất cả các hàm số f : R → R thỏa mãn
f (x + f (x + y)) + f (xy) = x + f (x + y) + yf (x), ∀x, y ∈ R.
Câu 6 (2,0 điểm). Tô màu tất cả các đỉnh của đa giác đều (T ) có 12 đỉnh bằng hai màu khác nhau, mỗi đỉnh tô một màu.
a) Hỏi có bao nhiêu cách tô màu sao cho không có tam giác đều nào mà tất cả các đỉnh của nó cùng
màu (các đỉnh của nó là đỉnh của (T ))?
b) Hỏi có bao nhiêu cách tô màu sao cho có ít nhất một đa giác đều mà tất cả các đỉnh của nó cùng
màu (các đỉnh của nó là đỉnh của (T ))?
Câu 7 (3,0 điểm). Cho ba số thực x, y, z thuộc khoảng (0; 1) và thỏa mãn (1 − x)(1 − y)(1 − z) = xyz. x2 y2 z2
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức T = + + + x + y + z. y z x —HẾT—
*Thí sinh không được sử dụng tài liệu và máy tính cầm tay; cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
*Họ và tên thí sinh: .................................................... Số báo danh: ...................
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THPT TỈNH QUẢNG NAM
NĂM HỌC 2023 – 2024 ĐỢT 1
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ ĐÁP ÁN Môn: TOÁN
(Hướng dẫn chấm này gồm có 10 trang) Câu Nội dung Điểm 2 2
 x  y 1 x  y  x 3y  2  0
Giải hệ phương trình  (x, y  ) . 2 2 3
27x y  27x  54xy  76x  20y  22  80x  y  7  3,0
- Điều kiện: x  0, y  1  .
- Nhận xét: (x; y)  (0;1) là nghiệm của hệ. - Xét (x; y)  (0;1) :
Phương trình thứ nhất của hệ tương đương với phương trình 2 2
( x  y 1)  (x  y )  (2x  2 y)  x  y  2  0 x  y 1 
 (x  y  2)(x  y 1)  0 x  y 1 Câu 1  1  (3,0đ)  (x  y 1)  x  y  2  0  x y 1       y  x 1 (vì 1  x  y  2  0 ) x  y 1
Thay y  x 1 vào phương trình thứ hai của hệ ta được: 3 2 3
27x  54x  42x  2  81x  8  x   x    x  3 3 3 3 (3 2) (3 2) 81 8  81x 8 (**) Hàm số 3 2
f (t)  t  t có f '(t)  3t 1  0, t
  nên hàm số f (t) đồng biến trên .   Do đó, 3
pt (**)  3x  2  81x 8  x  0 hoặc 3 2 6 x  hoặc 3 2 6 x  (loại) 3 3  3 2 6 2 6 
Vậy hệ phương trình đã cho có 2 nghiệm: 0 ;   1 ,  ;   . 3 3    Trang 1/10 u   0 1  Cho dãy số (u ) 2
n được xác định như sau:  1 u . n * u  , n     n 1  2 2,0 2u  n Chứng minh dãy số (u )
n có giới hạn hữu hạn và tìm giới hạn đó. - Nhận xét: * u  0,n   . n 2 1 u 1 2 n u    n 1  2 2u u 1 n n 1  1 2 un x  0 1 1  Đặt x  . Khi đó ta có: n  2 u * x  , n    n n 1   2 1 x  n - Nhận xét: * x  0, n    n 2 Xét f (x) 
(x  0) và g(x)  f  f (x) ` 2 1 x Câu 2 4x f '(x) 
 0 x  0  f (x) nghịch biến trong khoảng (0; ) và g(x) đồng (2,0đ) 2 2 (1 x )
biến trong khoảng (0;  ) .
Do g(x) đồng biến nên  x
là dãy số đơn điệu và 0  x  2 . Suy ra  x có giới hạn. 2n  2n  2n
Giả sử lim x   , khi đó 0    2 ( là nghiệm của phương trình g(x)  x ) 2n
- Tương tự, dãy số  x
cũng có giới hạn, gọi giới hạn đó là  (0    2) 2n 1    2   2  2 2  1  2 (1  ) Từ x  , suy ra   
 (   )( 1)  0 (*) n 1  2 1 x 2 2      n 2 (1 )   2  1
* Khi   1     2 . Khi đó  ,  là hai nghiệm của phương trình: 2
X  2 X 1  0  X  1      1.
* Khi    , từ hệ trên ta có: 3
    2  0    1 . Do đó lim x  lim x
 1. Suy ra dãy số x có giới hạn là 1. n  2n 2n 1  1 Mà x 
nên dãy số u có giới hạn là 1. n  n un 2 1 u
* Cách khác: Ta có u  0, n  . Đặt n * u  , n    (1) n n 1  2 2un 1 1 1 1 Từ (1) suy ra u    , n  . Do đó u  , n   2. n 1  2 2u 2 2 n 2 n 1 x  1  1  1 Xét hàm số f x 2 
, x  ; , có f 'x   0, x   . 2 2x 2    3 x 2   Suy ra f  x 1 5 1  f   ,x   .  2  2 2 Trang 2/10 1 5
Dãy số u có dạng u  f u . Suy ra  u  , n
  3, tức là dãy u bị chặn. n  n1  n n  2 n 2  1 5   1 5 
Vì f  x nghịch biến trên  ;
nên f  f x đồng biến trên  ; . Do đó hai dãy u và 2n  2 2      2 2 
u có tính đơn điệu ngược nhau. 2n1 
Kết hợp với dãy u bị chặn suy ra hai dãy u và u có giới hạn. 2n1  2n  n  1 5 1 5 Đặt lim u  a  ; , lim u  b  ;
. Qua giới hạn từ (1), ta được: 2n   2n1   2 2  2 2   1 2 b a    2b  2 2ab  1 2 2 b (2)    I 2 2 2    1 a 2a b  1 a b   2 2a a  ( b 3) Suy ra 2 2 2 2
2a b  2ab  a  b  a  b2ab a  b  0   2ab  a  ( b 4)
Thay (3) vào (2), ta được 3 2
2a  a 1  a  1, suy ra a  b 1.
Thay (4) vào (2), ta được a  b 2
b  1 b  ab  1 a  b  2 .
Do đó a,b là nghiệm phương trình 2
x  2x 1  0  x  1. Suy ra a  b 1.
Như vậy hệ (I) có nghiệm duy nhất a  b  1. Suy ra lim u  lim u  1, do đó lim u  1. 2n 2n 1  n Trang 3/10
Cho tam giác nhọn ABC (AB  AC) . Đường tròn (O) lần lượt tiếp xúc với ba cạnh Câu 3 A ,
B BC,CA tại ba điểm M, N, K . Gọi S, R lần lượt là giao điểm của đường phân giác 5,0
(5,0đ) ngoài góc A của tam giác ABC với hai đường thẳng KN, MN. Gọi I là giao điểm của
hai đường thẳng MS và KR , đường thẳng AN cắt đường tròn (O) tại điểm thứ hai là J . sin  MKN KI
a) Chứng minh I thuộc (O) và   1,5 sin  KMN KJ 3a (1,5đ)
(Học sinh không vẽ hình – không chấm) Ta có: RS / /KM   ARN   KMN   NKC
Do đó tứ giác AKNR nội tiếp đường tròn.
Tương tự, tứ giác AMNS nội tiếp đường tròn.   RKN   SMN   RAN   0 SAN  180 .
Do đó tứ giác MNKI nội tiếp đường tròn hay I  (O ) Ta có:  IMK   ISA   ANM  KI  MJ
Tứ giác MNKJ nội tiếp (O) có giao điểm hai tiếp tuyến tại M, K nằm trên đường thẳng
NJ nên MNKJ là tứ giác điều hòa. MN MJ Do đó  KN KJ MN KI sin  MKN KI     KN KJ sin  KMN KJ
* Lưu ý: Ta có: AKNR và AMNS đều nội tiếp đường tròn. Do đó A là điểm Miquel của tứ giác toàn
phần NKIMRS . Mà A thuộc RS nên tứ giác MNKI nội tiếp. Suy ra I  (O ) . Trang 4/10
Đường tròn ngoại tiếp tam giác AMK cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC tại điểm
thứ hai là D, OD cắt MK tại E . Gọi (T) là đường tròn đi qua D và tiếp xúc với BC tại 3,5
N . Chứng minh rằng (T) tiếp xúc với đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC và EN là
đường phân giác của góc BEC . 3b Ta có:  DBM   DCK ;  MDK   MAK   BDC   MDB   KDC (3,5đ)
Suy ra hai tam giác DBM và DCK đồng dạng DB BM BN Do đó  
 DN là phân giác của  BDC . DC CK CN
Gọi X là tâm của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC , Y là tâm của đường tròn (T).
Gọi F là giao điểm thứ hai của đường thẳng DN và đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC .
Khi đó F là điểm chính giữa của cung nhỏ BC .
 YN //XF (cùng vuông góc với BC )   NDY   DNY   DFX   FDX
 X, Y, D thẳng hàng. Suy ra (T) tiếp xúc với đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC .
Gọi L, P,Q lần lượt là trung điểm của KN , MN, KM ; r là bán kính của (O) 2
OQ.OA  OP.OB  OL.OC  r .
Suy ra phép nghịch đảo 2r I tâm O , phương tích 2
r biến tam giác ABC thành tam giác O QPL. Do đó 2r
I : (ABC)  (QPL) (với (QP )
L đường tròn Euler của tam giác MNK ) O Mà 2 2 OD.OE  OA. r OQ  r  I : D  E O
Lại có D(ABC) nên E (QP ) L
Suy ra E là chân đường cao vẽ từ N của tam giác MNK hay EN vuông góc MK Do BN CK AM  
 1 nên theo định lí CEVA thì AN, BK,CM đồng quy tại 1 điểm Gergone CN AK BM
Gọi T là giao điểm của MK và BC , ta có (TNBC)  1  E(TNBC)  1
Mà ET vuông góc EN nên EN là phân giác của góc  BEC . Trang 5/10
Cho p là số nguyên tố lớn hơn 3. a) Xét đa thức p 1  p2
f (x)  (x 1)(x  2)...(x  p 1)  x  a x ... a x  ( p 1)! p2 1 Chứng minh rằng   i
a  p với mọi i 1, 2, ..., p 2. 2,0 p p p  ( p 1)!  ( p 1)!  ( p 1)! b) Chứng minh  ...       chia hết cho 3 p .  1   2   p 1  a) p 1  p2
f (x)  (x 1)(x  2)...(x  p 1)  x  a x
 ...  a x  ( p 1)! p2 1
Xét đa thức bậc p  2 : p 1 Q(x) f (x) (x    1) 0,5
Ta có Q(1)  Q(2)  ...  Q( p 1)  0 (mod p)
Suy ra Q(x) có p 1 nghiệm theo modulo p , mà Q(x) là đa thức bậc p  2 nên các hệ số a  p . i p p p  ( p 1)!  ( p 1)!  ( p 1)!  b) Ta có:          p k  ( p  k) p   k   p  k   k( p  k)  p p p p 1 p 1  1 2 p2 2 3 p3 3
k  ( p  k)  k  k  C .k .p  C .k .p  C .k .p ... p p p 2 p 1  2 p2 2 3 p3 3  p .k C .k .p  C .k .p ... p p Mà 2 p2 2 3 p3 3 C
 .k .p  C .k .p ... chia hết cho 3 p nên p p 2 p 1  3 k  ( p  k)  p .k (mod p ) p p p  ( p 1)! 
Do đó, ta chỉ cần chứng minh tổng của các số hạng p 1 .k    chia hết cho p , với  k( p  k)  Câu 4 p 1 k  1, 2, ... . (2,0đ) 2 ( p 1)! Ta có p 1 k   1(mod p) và p a  a(mod p) , với a 
(định lý nhỏ của Fermat) k( p  k) p 1  2 ( p 1)! Ta đi chứng minh  chia hết cho p .  k 1  k ( p k) 1,5 ( p 1)! 1  ( p 1)! ( p 1)! Ta có   
 . Do đó, ta đi chứng minh: k( p  k) p  k p  k  ( p 1)! ( p 1)! ( p 1)! 1 1 1   ...  ( p 1)!  ...   chia hết cho 2 p 1 2 p 1 1 2 p 1 1 1 1 
Theo định lí Viet cho f (x) thì a  ( p 1)!  ... . 1   1 2 p 1
Từ a) thay x   p vào f (x) ta được p 1
f ( p) ( p 1)( p 2)...( 1) ( 1)          
( p 1)!  ( p 1)! ( do p là số lẻ) Mà p 1  p2 f ( p)  ( p)  a ( p)
... a ( p)  ( p 1)! p2 1 Suy ra p 1  p2 2 ( p)  a ( p)
 ... a ( p)  a p (*) p2 2 1 Vì a  p nên VT(*) 3  p , do đó 3 a p p hay 2 a  p . i 1 1 1 1 1  ( p 1)! ( p 1)! ( p 1)! Vậy 2 ( p 1)!  ...  p   hay  ... chia hết cho 2 p . 1 2 p 1 1 2 p 1
Suy ra điều phải chứng minh. 1 1 1
* Lưu ý: Học sinh có thể nêu 2  ...
 0(mod p ) (Do định lí Wolstenholme) 1 2 p 1 Trang 6/10
Tìm tất cả hàm số f :    thỏa mãn 3,0
f  x  f (x  y)  f (xy)  x  f (x  y)  yf (x), x  , y  (*).
Thay y  1 ta được f  x  f (x 1)  x  f (x 1) (1)
Khi đó, x  f (x 1) là điểm cố định của hàm f với bất kỳ x. - TH1: f (0)  0
+ Thay x  0 ta được f  f (y)  f (0)  f ( y)  yf (0)
Nếu y là điểm cố định của hàm f thì ta có: 0
f  f (y )  f (0)  f (y )  y f (0)  y  f (0)  y  y f (0)  y 1. 0  0 0 0 0 0 0
Do đó: x  f (x  1)  1  f (x)  2  x với mọi x ∈ R.
Thử lại f (x)  2  x thỏa mãn. - TH2: f (0)  0
+ Thay y  0 và x bởi x 1 ta được f  x  f (x 1)  
1  x  f (x 1) 1 (2)
Khi đó, x  f (x 1) 1 là điểm cố định của hàm f với bất kỳ x.
+ Thay x 1 ta được f 1 f (y 1)  f (y) 1 f (y 1)  yf (1) (3) + Thay x  1
 vào (1) ta được f   1  1  Câu 5
+ Thay y  1 vào (3) ta được f   1 1 (3,0đ)
Do đó, (3) viết lại f 1 f (y 1)  f ( y) 1 f (y 1)  y (4)
Từ (4), nếu y , y 1 là điểm cố định thì y  2 cũng là điểm cố định. 0 0 0
Do đó, từ (1) và (2) suy ra x  f (x 1)  2 cũng là điểm cố định của hàm f với bất kỳ x
Tức là f (x  f (x 1)  2)  x  f (x 1)  2 .
+ Thay x bởi x  2 ta được f (x  f (x 1))  x  f (x 1)
+ Từ (*), thay y  1 ta được
f x  f (x 1)  f (x)  x  f (x 1)  f (x)  f (x)   f (x). Tức f là hàm số lẻ.
+ Từ (*), thay (x, y) bởi (1,  y) ta được f  1   f ( 1   y)  f (y)  1   f ( 1   y)  yf ( 1  )
  f 1 f (1 y)  f (y)  1   f (1 y)  y (5)
Từ (4) và (5), cộng vế theo vế suy ra được: f ( y)  y với bất kỳ y   hay f (x)  x , x  .
Thử lại f (x)  x thỏa mãn.
Vậy có hai hàm số thỏa đề là: f (x)  x, f (x)  2  x . Trang 7/10
Tô màu tất cả các đỉnh của đa giác đều (T) có 12 đỉnh bằng hai màu khác nhau, mỗi đỉnh tô một màu.
a) Hỏi có bao nhiêu cách tô màu sao cho không có tam giác đều nào mà tất cả các đỉnh của
nó cùng màu (các đỉnh của nó là đỉnh của (T))?
b) Hỏi có bao nhiêu cách tô màu sao cho có ít nhất một đa giác đều mà tất cả các đỉnh của
nó cùng màu (các đỉnh của nó là đỉnh của (T))?
a) Số cách tô màu một tam giác đều không có tất cả các đỉnh cùng màu là 3 2  2  6 cách. 0,5
Suy ra cách tô màu sao cho không có tam giác đều cùng màu là: 6.6.6.6  1296 cách
b) Trước hết, ta đi tính số cách tô màu sao cho không có đa giác đều nào mà tất cả các đỉnh của nó cùng màu.
- Để cho gọn, ta nói một đa giác đều cùng màu để thay cho đa giác đều có tất cả các
đỉnh cùng màu. Giả sử hai màu đó là đỏ và xanh.
- Hiển nhiên chỉ cần quan tâm đến tam giác đều và hình vuông. Các đỉnh của đa giác
đều (T) có 12 cạnh tạo thành 4 tam giác đều và 3 hình vuông.
* Trong 1296 cách tô màu sao cho không có tam giác đều cùng màu, có cách để tô hình vuông cùng màu.
- Để có một hình vuông cùng màu ta làm như sau:
+ Chọn ra 1 hình vuông có 13 C cách chọn. Câu 6
+ Hình vuông được tô một màu, có 2 cách. (2,0đ)
+ Mỗi đỉnh của hình vuông tương ứng là 1 đỉnh tam giác đều; để tam giác đều này
không cùng 1 màu thì hai đỉnh còn lại có 3 cách.
Do đó để có một hình vuông ta có: 1 C  cách. 3.2(3.3.3.3) 486
(Nếu đỉnh đó màu đỏ thì hai đỉnh kia của tam giác đều không cùng màu phải là: đỏ-xanh,
xanh-đỏ, xanh-xanh (đỉnh thứ ba của tam giác đều không cùng màu là một đỉnh của hình vuông
cùng màu đang xét); Mỗi đỉnh hình vuông là 1 đỉnh của 1 tam giác đều, với 4 đỉnh tương ứng 4
tam giác đều, khi đó đủ tất cả các đỉnh của đa giác đều 12 đỉnh, nên không thể xảy ra khả năng
còn tam giác đều cùng màu).
- Để có hai hình vuông mà mỗi hình cùng màu ta làm như sau:
+ Chọn ra 2 hình vuông có 2 C cách chọn. 3 1,5
(cả 3 đỉnh của tam giác đều không thể là các đỉnh trên hai hình vuông)
+ Cả hai hình vuông tô cùng một màu ta có 2 cách; khi đó mỗi tam giác đều luôn có 2
đỉnh (cùng màu) từ 8 đỉnh của hai hình vuông, do đó đỉnh còn lại phải khác màu có 1 cách.
+ Hai hình vuông, mỗi hình mỗi màu: có 2 cách;
Hình vuông còn lại có 4 đỉnh, mỗi đỉnh tương ứng là 1 đỉnh của tam giác đều mà hai
đỉnh có 2 màu khác nhau trong 8 đỉnh của hai hình vuông (đỉnh còn lại là đỉnh của hình
vuông còn lại, khi đó hiển nhiên tam giác đều này không cùng màu). Do đó có 2.2.2.2
cách. Vậy để có hai hình vuông ta có: 2   3
C 2.1 2.(2.2.2.2) 102 cách
- Để có ba hình vuông mà mỗi hình cùng màu (chỉ cần xét ba hình vuông với mỗi hình
cùng màu nhưng cả ba hình không cùng một màu (vì xét từ khả năng không có tam giác
đều nào cùng màu nên tất cả khả năng này không xảy ra 3 hình vuông cùng một màu)) ta có: 2.2.2 - 2 = 6 cách.
Suy ra các cách tô màu để không có đa giác đều nào cùng màu là:
1296  (486  (102  6))  906 cách
Vậy số cách tô màu mà ít nhất một đa giác đều cùng màu là: 12 2  906  3190 cách. Trang 8/10  Lưu ý:
Quy ước: Một đa giác có tất cả các đỉnh cùng màu gọi là đa giác cùng màu.
* Có 4 tam giác đều, các tam giác đều này không có đỉnh chung, mỗi tam giác có 6 cánh tô tạo
thành tam giác không cùng màu. Suy ra có 4
6  1296 cách. Trong số này, ta xét 3 trường hợp
a. Có đúng 3 hình vuông cùng màu và 3 hình vuông này không cùng màu với nhau có 6 cách tô.
b. Có đúng 2 hình vuông cùng màu có 2 4
C .2.(2  2)  84 cách. ( Chú ý không có trường 3
hợp 3 hình vuông cùng màu mà cùng màu với nhau )
c. Có đúng 1 hình vuông cùng màu có 2 1 4
C .(2.3  6  .84)  300 cách. ( Do 4 đỉnh của hình 3 3
vuông là 4 đỉnh của các tam giác đều khác nhau và với mỗi cách tô màu 1 đỉnh hình
vuông cùng màu có 3 cách tô màu 2 đỉnh còn lại của tam giác đều tương ứng )
* Số cách tô không có tam giác đều cùng màu, tứ giác đều cùng màu và khi đó cũng không có
lục giác đều cùng màu và 12-giác đều cùng màu là 1296  6 84  300  906.
* Vậy số cách tô có ít nhất 1 đa giác đều cùng màu là 12 2  906  3190 cách. Trang 9/10 Cho ba số thực ,
x y, z thuộc khoảng 0; 
1 và thỏa mãn (1 x)(1 y)(1 z)  xyz . Tìm 2 2 2 x y z 3,0
giá trị nhỏ nhất của biểu thức T     x  y  z  y z x 2 2 2 2 2 2 2     Ta có: x y z (x y z ) T  2    (x   y  z)  2 (x  y  z) 2 2 2 y z x x y    y z  z x x y z    2 2 2 2 x y z
(Sử dụng bất đẳng thức    ) a b c a  b  c 2 2 2
(x  y  z )(x  y  z) Hơn nữa, ta có  3 (*) 2 2 2 x y  y z  z x Thật vậy, 3 2 3 2 3 2 2 2 2
(*)  (x  xy )  ( y  yz )  (z  zx )  2x y  2 y z  2z x
(BĐT này luôn đúng, dấu bằng xảy ra khi x  y  z ) Do đó 2 2 2 T  2 3(x  y  z ) - Nhận xét: Trong ba số ,
x y, z luôn có ít nhất hai số, sao cho chúng cùng lớn hơn hoặc
Câu 7 bằng hoặc cùng nhỏ hơn hoặc bằng số m tùy ý. (3,0đ) 1
Giả sử, hai số đó là ,
x y và m  . Khi đó ta có: 2  1  1  x  y 
 0  4xy  2x  2 y 1  4xyz  2xz  2 yz  z    (1)  2  2 
Từ giả thiết: (1 x)(1 y)(1 z)  xyz  4xyz  2x  2y  2z  2xy  2yz  2zx  2 (2)
Từ (1) và (2) suy ra: 2(1 x)(1 y)  z  2(1 x)(1 y)(1 z)  z(1 z)
 2xyz  z(1 z)  2xy  (1 z)  2xy  z 1. 1 1 1 Hơn nữa: 2 2 2 2 2
x  y  z  (2xy  z)  (x  y)  (z  )    2 4 4 1 1 3 2 2 2
 x  y  z    (2xy  z)   1  4 4 4 3 2 2 2
 T  2 3(x  y  z )  2 3.  3 4 1
Vậy minT  3 khi x  y  z  . 2
--------------- HẾT ---------------
Chú ý: Nếu học sinh có lời giải đúng, khác với đáp án, Giám khảo căn cứ thang điểm câu
tương ứng cho điểm phù hợp. Trang 10/10
Document Outline

  • Đề HSG12 Quảng Nam 2023-2024
  • HDC HSG12 Quảng Nam 2023-2024