Đề thi thử HSG Toán 9 năm 2023 – 2024 cụm chuyên môn 6 Yên Thành – Nghệ An

Giới thiệu đến quý thầy, cô giáo và các em học sinh lớp 9 đề thi chọn học sinh giỏi môn Toán năm 2023 – 2024 cụm chuyên môn 6 Yên Thành – Nghệ An giúp bạn ôn tập kiến thức, chuẩn bị tốt kì thi sắp tới. Mời bạn đọc đón xem.

PHÒNG GD & ĐT YÊN THÀNH ĐỀ THI THỬ HỌC SINH GIỎI LỚP 9
CỤM CHUYÊN MÔN SỐ 6 NĂM HỌC 2023-2024
Môn: Toán học. Thời gian làm bài 120 phút.
Câu 1 (4,0 điểm).
a) Chứng minh rằng: n
3
+ 6n
2
+ 8n chia hết cho 48 với n là số nguyên chẵn.
b) Cho 2 số tự nhiên a b. Chứng minh rằng nếu tích a.b số chẵn thì luôn luôn
tìm được số nguyên c sao cho a
2
+ b
2
+ c
2
là số chính phương.
Câu 2 (6,0 điểm).
a) Cho ba số dương a , b , c thỏa mãn
1abc
++=
. Chứng minh rằng :
3
2
ab bc ac
ab c bc a ac b
++
+++
b) Giải phương trình:
12 2 15 2x xx x−+ + +=
c) Tìm các cặp số nguyên
(; )xy
thỏa mãn
33
15x y xy+ +=
Câu 3 (2,0 điểm).
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
11 11 11
P (3 )(3 )(3 )
ab bc ca
= ++ ++ ++
Trong đó các số dương a, b, c thoả mãn điều kiện
3
a+b+c
2
Câu 4 (7,0 điểm).
Cho tam giác ABC nhọn. Các đường cao AD; BE; CF cắt nhau tại H. Gọi M
trung đim ca HC; N là trung đim ca AC. AM ct HN ti G. Đưng thẳng qua M
vuông góc với HC đường thẳng qua N vuông góc với AC cắt nhau tại K. Chứng
minh rằng:
a) Tam giác AEF đng dng vi tam giác ABC.
Từ đó hãy suy ra S
AEF
= S
ABC
.
cos
2
b) BH.KM = BA.KN
c)
55 5
555
42
GA GB GH
GM GK GN
++
=
++
Câu 5 (1,0 điểm).
Cho bảng ô vuông kích thước 10cm x10cm gồm 100 ô vuông đơn vị. Điền vào
mỗi ô vuông của bảng này một số nguyên dương không vượt quá 10 sao cho hai số
hai ô vuông chung cạnh hoặc chung đỉnh nguyên tố cùng nhau. Chứng minh rằng trong
bảng ô vuông đã cho có một số xuất hiện ít nhất 17 lần.
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu
Nội dung
Điểm
1
a
4,0
Ta có:
A = n
3
+ 6n
2
+ 8n
= n( n
2
+ 6n + 8)
= n(n
2
+ 4n + 2n + 8)
= n[n(n + 4) + 2(n + 4)]
= n(n + 2)(n + 4)
Thay n = 2k
Ta có: A = n(n + 2)(n + 4) = 8k(k + 1)(k + 2)
Vì 8
8 và k(k+1)(k+2)
6
nên A = 8k(k+1)(k+2)
48
0,5
0,5
0,5
0,5
b
Đặt A = a
2
+ b
2
+ c
2
. Do tích a.b chẵn nên ta xét các trường hợp sau:
TH1: Trong 2 số a, b có 1 số chẵn và 1 số lẻ.
Không mất tính tổng quát, giả sử a chẵn, b lẻ
a
2
4; b
2
: 4 dư 1 a
2
+ b
2
: 4 dư 1
a
2
+ b
2
= 4m + 1 (m N)
Chọn c = 2m a
2
+ b
2
+ c
2
= 4m
2
+ 4m + 1 = (2m + 1)
2
(thoả mãn) (1)
0,5
0,5
TH2: Cả 2 số a, b cùng chẵn.
a
2
+ b
2
4 a
2
+ b
2
= 4n (n N)
Chọn c = n 1 a
2
+ b
2
+ c
2
= n
2
+ 2n + 1 = (n + 1)
2
(thoả mãn) (2)
Từ (1) và (2) ta luôn tìm c Z thoả mãn bài toán.
0,5
0,5
2
a
6,0
3
2
ab bc ac
ab c bc a ac b
++
+++
Ta thấy
1
()
( ) ( )( ) 2
ab ab ab a b
abc abcabc bcac ac bc
= = ≤+
+ + ++ + + + +
Tương tự
1
()
2
bc c b
bca ac ba
≤+
+ ++
;
1
()
2
ac c a
ac b b c b a
≤+
+ ++
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được :
3
2
ab bc ac
ab c bc a ac b
++
+++
0,5
1
0,5
b
Phương trình:
12 2 15 2x xx x−+ + +=
Điều kiện:
2x
Ta có:
0,25
0,5
( )
2
2
12 2 15 2
22 21 15 2
21 15 2 0
21 15 2 0
24 240
( 2 2) 0 6( )
x xx x
xx xx
x xx
x xx
xx
x x tmdk
−+ + +=
+ ++ +=
+ + +− =
++ +− =
−+=
−− ==
Vậy nghiệm của pt là:
6x =
0,5
0,5
0,25
c
33
3
15
()3()15
x y xy
x y xy x y xy
+ +=
+ + +=
Đặt
,xyaxyb
+= =
ta được
33
3 1 5 1 (3 5)a ab b a b a += += +
30ab
+≠
với
aZ∀∈
Suy ra
3
1
35
a
b
a
+
=
+
Ta có
22
4 ( ) 0,a b x y xy = ≥∀
Suy ra
3 32
2
44 54
00
35 35
a aa
a
aa
+ −+
≥⇒
++
Nếu
33 2
5 5 4 (5 )40;3 50
a aa a a a≥⇒ + −= −< +>
Suy ra:
32
54
0
35
aa
a
−+
<
+
(loại)
Nếu
2 32
2 (5 ) 28 5 4 0;3 5 0a a a aa a≤− ⇒− + > + <
Suy ra:
32
54
0
35
aa
a
−+
<
+
(loại)
Nếu
25a
−< <
mà a nguyên nên a nhận các giá trị: -1; 0; 1; 2; 3; 4; 5
Do b nguyên và
3
1
35
a
b
a
+
=
+
nên tìm được các cặp số (a;b) thoã mãn: (-1;0) ; (3;2)
Với a = -1; b = 0, tìm được các cặp (x;y) thoã mãn: (0;-1); (-1;0)
Với a = 3 ; b = 2, tìm được các cặp ( x;y) thoã mãn: (1;2); (2;1)
Vậy các cặp số (x;y) thỏa mãn: (0;-1); (-1;0); (1;2); (2;1)
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
3
2,0
Đặt
+=
11
x
ab
;
+=
11
y
bc
;
+=
11
z
ca
(x, y, z > 0)
P = (3 + x)(3 + y)(3 + z)
= 27 + 3(xy+ yz + zx) + 9(x + y+ z) + xyz
0,25
2
3
3
27 9 (xyz) 27 xyz xyz
+ ++
(*)
Lại có:
11 1111 8
xyz
a b b c c a abc
 
=+ + +≥
 
 
(vì a, b, c > 0)
33
31
a b c 3 abc abc
22
≥++≥
⇒≥≥≥
18 8
abc 64 xyz 64
8 abc abc
Thay vào (*) ta được:
2
3
3
P 27 9 64 27 64 64≥+ + +
= 27 + 144 + 108 + 64 = 343
Dấu = có khi a = b = c =
1
2
P
min
= 343 Khi a = b = c =
1
2
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
4
7,0
K
G
N
M
H
F
E
D
A
B
C
0,5
a)
AEB
vuông tại E nên
cos
AE
BAE
AB
=
;
ACF
vuông tại F nên
cos
AF
CAF
AC
=
đó chứng minh được tam giác AEF đồng dạng với tam giác ABC (c.g.c)
tam giác AEF đồng dạng với tam giác ABC nên:
2
2
2
cos
AEF
ABC
S
AE
BAC
S AB
= =
2
.cos
AEF ABC
S S BAC⇒=
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
b)
ABH
MNK
BAH NMK=
;
ABH MKN=
(Góc cạnh ơng ng song song)
Suy ra
AHB
đồng dạng với
MNK
( g.g)
Suy ra:
..
BA BH
BA KN BH KM
KM KN
=⇒=
0,5
0,5
0,5
0,5
c)
AHB
đồng dạng với
MNK
nên
2
AB AH
MK MN
= =
( MN đường TB của tam giác
AHC); Lại có:
2
AG
MG
=
;
2
HG
NG
=
( G trọng tâm của tam giácAHC)
2
AB AG
MK MG
⇒==
. Mặt khác
BAG GMK=
( so le trong)
ABG⇒∆
đồng dạng với tam giác
MKG
(c.g.c)
2
GB GA GH
GK GM GN
⇒= ==
5 5 5 55 5
5 55555
32
GB GA GH GB GA GH
GK GM GN GK GM GN
++
⇒= == =
++
55 5
5 55
42
GB GA GH
GK GM GN
++
⇒=
++
0,5
0,5
0,5
0,5
5
1,0
Xét hình vng cạnh
2x2
, do hình vuông này mỗi hình vuông nhỏ luôn
chung cạnh hoặc chung đỉnh n tồn tại nhiều nhất 1 số chẵn, nhiều nhất 1 số
chia hết cho 3 do đó ít nhất 2 số lẻ không chia hết cho 3. Bảng
10x10
được
chia thành 25 hình vuông cạnh
2x2
nên ít nhất 50 số lẻ không chia hết
cho 3. T 1 đến 10 có 3 s l không chia hết cho 3 là 1, 5, 7. Áp dụng nguyên
Dirichlet ta được một trong ba số trên xuất hiện ít nhất

+=


50
1 17
3
lần
0,25
0,25
0,25
0,25
| 1/5

Preview text:

PHÒNG GD & ĐT YÊN THÀNH ĐỀ THI THỬ HỌC SINH GIỎI LỚP 9
CỤM CHUYÊN MÔN SỐ 6 NĂM HỌC 2023-2024
Môn: Toán học. Thời gian làm bài 120 phút. Câu 1 (4,0 điểm).
a) Chứng minh rằng: n3 + 6n2 + 8n chia hết cho 48 với n là số nguyên chẵn.
b) Cho 2 số tự nhiên a và b. Chứng minh rằng nếu tích a.b là số chẵn thì luôn luôn
tìm được số nguyên c sao cho a2 + b2 + c2 là số chính phương. Câu 2 (6,0 điểm).
a) Cho ba số dương a , b , c thỏa mãn a + b + c =1. Chứng minh rằng : ab bc ac 3 + + ≤ ab + c bc + a ac + b 2
b) Giải phương trình: x −1+ 2 x − 2 + x +1= 5 x − 2
c) Tìm các cặp số nguyên ( ;x y) thỏa mãn 3 3
x + y +1 = 5xy Câu 3 (2,0 điểm).
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: 1 1 1 1 1 1 P = (3 + + )(3 + + )(3 + + ) a b b c c a
Trong đó các số dương a, b, c thoả mãn điều kiện 3 a +b+c ≤ 2 Câu 4 (7,0 điểm).
Cho tam giác ABC nhọn. Các đường cao AD; BE; CF cắt nhau tại H. Gọi M là
trung điểm của HC; N là trung điểm của AC. AM cắt HN tại G. Đường thẳng qua M
vuông góc với HC và đường thẳng qua N vuông góc với AC cắt nhau tại K. Chứng minh rằng:
a) Tam giác AEF đồng dạng với tam giác ABC.
Từ đó hãy suy ra SAEF = SABC.cos2  BAC b) BH.KM = BA.KN 5 5 5
c) GA + GB + GH = 4 2 5 5 5
GM + GK + GN Câu 5 (1,0 điểm).
Cho bảng ô vuông kích thước 10cm x10cm gồm 100 ô vuông đơn vị. Điền vào
mỗi ô vuông của bảng này một số nguyên dương không vượt quá 10 sao cho hai số ở
hai ô vuông chung cạnh hoặc chung đỉnh nguyên tố cùng nhau. Chứng minh rằng trong
bảng ô vuông đã cho có một số xuất hiện ít nhất 17 lần. HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Nội dung Điểm 4,0 Ta có:
A = n3 + 6n2 + 8n 0,5
= n( n2 + 6n + 8) = n(n2 + 4n + 2n + 8)
1 = n[n(n + 4) + 2(n + 4)] 0,5
a = n(n + 2)(n + 4) Thay n = 2k
Ta có: A = n(n + 2)(n + 4) = 8k(k + 1)(k + 2) 0,5
Vì 88 và k(k+1)(k+2)  6 nên A = 8k(k+1)(k+2) 48 0,5
Đặt A = a2 + b2 + c2. Do tích a.b chẵn nên ta xét các trường hợp sau:
TH1: Trong 2 số a, b có 1 số chẵn và 1 số lẻ. 0,5
Không mất tính tổng quát, giả sử a chẵn, b lẻ
⇒ a2  4; b2 : 4 dư 1 ⇒ a2 + b2 : 4 dư 1 b
⇒ a2 + b2 = 4m + 1 (m ∈ N) 0,5
Chọn c = 2m ⇒ a2 + b2 + c2 = 4m2 + 4m + 1 = (2m + 1)2 (thoả mãn) (1)
TH2: Cả 2 số a, b cùng chẵn. 0,5
⇒ a2 + b2  4 ⇒ a2 + b2 = 4n (n ∈ N)
Chọn c = n – 1 ⇒ a2 + b2 + c2 = n2 + 2n + 1 = (n + 1)2 (thoả mãn) (2)
Từ (1) và (2) ta luôn tìm c ∈ Z thoả mãn bài toán. 0,5 6,0 ab bc ac 3 + + ≤ ab + c bc + a ac + b 2
Ta thấy ab ab ab 1 = = ≤ ( a b + ) 0,5 ab + c
ab + c(a + b + c)
(b + c)(a + c) 2 a + c b + c
2 Tương tự bc 1 ≤ ( c b + ) ; ac 1 ≤ ( c a + ) 1 a
bc + a 2 a + c b + a
ac + b 2 b + c b + a
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được : ab bc ac 3 + + ≤ ab + c bc + a ac + b 2 0,5
b Phương trình: x−1+2 x−2 + x+1= 5 x−2 Điều kiện: x ≥ 2 0,25 Ta có: 0,5
x −1+ 2 x − 2 + x +1 = 5 x − 2
x − 2 + 2 x − 2 +1 + x +1 = 5 x − 2 0,5 ⇔ ( x − 2 + )2
1 + x +1− 5 x − 2 = 0
x − 2 +1+ x +1− 5 x − 2 = 0 0,5
x − 2 − 4 x − 2 + 4 = 0 0,25 2
⇔ ( x − 2 − 2) = 0 ⇔ x = 6(tmdk)
Vậy nghiệm của pt là: x = 6 c 3 3
x + y +1 = 5xy 3
⇔ (x + y) − 3xy(x + y) +1 = 5xy 0,25
Đặt x + y = a, xy = b ta được 3 3
a − 3ab +1 = 5b a +1 = b(3a + 5) 0,25 3 Vì 3a +
+ b ≠ 0 với a ∀ ∈ Z Suy ra a 1 b = 3a + 5 3 3 2 Ta có 2 2 a + − + −
− 4b = (x y) ≥ 0 x
∀ , y Suy ra 2 4a 4 a 5a 4 a − ≥ 0 ⇒ ≥ 0 0,25 3a + 5 3a + 5 Nếu 3 3 2
a ≥ 5 ⇒ −a + 5a − 4 = a (5 − a) − 4 < 0;3a + 5 > 0 3 2
Suy ra: −a + 5a − 4 < 0 (loại) 3a + 5 0,25 Nếu 2 3 2 a ≤ 2
− ⇒ a (5 − a) ≥ 28 ⇒ −a + 5a − 4 > 0;3a + 5 < 0 3 2
Suy ra: −a + 5a − 4 < 0 (loại) 3a + 5 Nếu 2 0,25
− < a < 5 mà a nguyên nên a nhận các giá trị: -1; 0; 1; 2; 3; 4; 5 3 Do b nguyên và a +1 b =
nên tìm được các cặp số (a;b) thoã mãn: (-1;0) ; (3;2) 0,25 3a + 5
Với a = -1; b = 0, tìm được các cặp (x;y) thoã mãn: (0;-1); (-1;0)
Với a = 3 ; b = 2, tìm được các cặp ( x;y) thoã mãn: (1;2); (2;1) 0,25
Vậy các cặp số (x;y) thỏa mãn: (0;-1); (-1;0); (1;2); (2;1) 0,25 3 2,0 Đặt 1 + 1 = 1 1 1 1
x ; + = y ; + = z ⇒ (x, y, z > 0) a b b c c a 0,25 ⇒ P = (3 + x)(3 + y)(3 + z)
= 27 + 3(xy+ yz + zx) + 9(x + y+ z) + xyz ≥ 2 3 3
27 + 9 (xyz) + 27 xyz + xyz (*) 0,5 Lại có:
 1 1  1 1  1 1  8 xyz = + + + ≥     (vì a, b, c > 0)
 a b  b c  c a  abc 0,5 mà 3 1 3 3
≥ a + b + c ≥ 3 abc ⇒ ≥ abc 2 2 0,25 1 8 8 ⇒ abc ≤ ⇒ ≥ 64 ⇒ xyz ≥ ≥ 64 8 abc abc Thay vào (*) ta được: 3 2 3 P ≥ 27 + 9 64 + 27 64 + 64 0,25 = 27 + 144 + 108 + 64 = 343
Dấu = có khi a = b = c = 1 ⇒ Pmin = 343 Khi a = b = c = 1 2 2 0,25 4 7,0 A F E K N H 0,5 G B D M C a) A
EB vuông tại E nên  cos AE BAE = 0,5 AB ; A
CF vuông tại F nên  cos AF CAF = AC 0,5
Tư đó chứng minh được tam giác AEF đồng dạng với tam giác ABC (c.g.c) 0,5
Vì tam giác AEF đồng dạng với tam giác ABC nên: 0,5 2 S AE AEF 2 = =  cos BAC 2 ⇒ =  S S BAC 0,5 AEF ABC .cos 2 S AB ABC b) ABH MNK có  =  BAH NMK ;  = 
ABH MKN (Góc có cạnh tương ứng song song) 0,5 0,5 Suy ra A
HB đồng dạng với MNK ( g.g) Suy ra: 0,5 BA BH = ⇒ B .
A KN = BH.KM 0,5 KM KN A
HB đồng dạng với MNK nên AB AH =
= 2( Vì MN là đường TB của tam giác 0,5 c) MK MN
AHC); Lại có: AG = 2 ; HG = 2 ( G là trọng tâm của tam giácAHC) 0,5 MG NG AB AG ⇒ = = 2 . Mặt khác  = 
BAG GMK ( so le trong) MK MG 0,5 ⇒ A
BG đồng dạng với tam giác MKG (c.g.c) GB GA GH 5 5 5 5 5 5 + + ⇒ = = = 2 GB GA GH GB GA GH ⇒ = = = = 32 0,5 GK GM GN 5 5 5 5 5 5 GK GM GN
GK + GM + GN 5 5 5
GB + GA + GH ⇒ = 4 2 5 5 5
GK + GM + GN 1,0
Xét hình vuông cạnh 2x2 , do hình vuông này có mỗi hình vuông nhỏ luôn
chung cạnh hoặc chung đỉnh nên tồn tại nhiều nhất 1 số chẵn, nhiều nhất 1 số 0,25 0,25
5 chia hết cho 3 do đó có ít nhất 2 số lẻ không chia hết cho 3. Bảng 10x10 được
chia thành 25 hình vuông có cạnh 2x2 nên có ít nhất 50 số lẻ không chia hết 0,25
cho 3. Từ 1 đến 10 có 3 số lẻ không chia hết cho 3 là 1, 5, 7. Áp dụng nguyên lí
Dirichlet ta được một trong ba số trên xuất hiện ít nhất 50 + 1 =   17 lần  3  0,25