2023年7月温州第七届青少年数学国际城市邀请赛团体赛试题与解答

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2023青少年數學國際城市邀請賽

隊際賽試題2023/7/12溫州市

隊名：___________________得分：__________________

1.老師說：「要在一個三邊長為2，2，2x的三角形內部放置一個盡可能大的圓，則正實數x的值該是多少？」

學生A說：「我想x＝1。」

學生B說：「我認為。」

學生C說：「你們回答都不對！」

他們三人誰的回答是正確的？為什麼？

解答：一方面三角形的面積＝；另一方面，該三角形底邊上的高為，所以三角形面積。可得。

當時，；當時，。

取，則，所以是一個更好的選擇。所以學生C的回答正確。

註：當時，可取到r的最大值。

2.一個三角形可被剖分成兩個等腰三角形，原三角形的一個內角為36，求原三角形最大內角的所有可能值。

解答：（1）若剖分線不過點B。不妨設剖分線為AD，此時△BAD是或者的三角形。

若△BAD是的三角形，則△CAD或者是第一個圖，或者是第二個圖，或者第三、四個圖.

（2）若剖分線過點B。不妨設為BE，則△CBE必定是，△ABE是的三角形。

所以原三角形的最大內角可能是。

3.四個單位正方形以邊對邊相連接而成，可以拼成如圖五種不同的形狀。用一片“L”形(圖中第一個)分別與其餘四個中的一片拼成軸對稱圖形，請繪出所有可能之組合。

解答：

4.一片骨牌是由兩個單位正方形以邊對邊相連接而成，在每個正方形內標記上數字1、2、3、4或5，所以我們共可得標號為11，12，13，14，15，22，23，24，25，33，34，35，44，45，55的15片不同的骨牌。將這15片骨牌排成一個如圖的5×6的長方形，每片骨牌的邊界已經擦除，請試著把這些骨牌的邊界重新畫出來。

解答：首先，注意到編號為55的骨牌一定是在矩形的中心，而編號22的骨牌只能是在右邊界處。此時，右上角編號為3的骨牌必與右側的2一起組成編號為23的骨牌.。所以，右下角的2只能與5一起組成編號為25的骨牌，而這個2上面的3只能組成33骨牌.。所以，可在圖中，把剩下的33、23對之間用一條線分隔.第三行的3只能與其上的5組成35編號的骨牌.如左圖。

這時，第一行的5不能與其左側的3組成35編號的骨牌，只能與其下的1組成編號為15的骨牌。這使得左側只能為13、34編號的骨牌，這樣，左上角的骨牌為11和24。

在右下角，必須出現編號為12的骨牌，此時，其餘的骨牌也就確定了。

5.“幸運數”是指一個等於其各位數碼(十進位)和的19倍的正整數，求出所有的幸運數。

解答：設10a＋b是一個至多兩位數，方程10a+b=19(a+b)僅當a=b=0時成立。所以，所有的幸運數至少是三位數。

假設一個幸運數有m位數，，則該數至少為，其數碼和至多為9m，所以，。

當m=4時，不成立。而，更不成立。因此，所有的幸運數都是三位數，由100a+10b+c=19a+19b+19c，知9a=b+2c。

當a=1時，可得(b，c)=(1，4)，(3，3)，(5，2)，(7，1)，(9，0)。

當a=2時，可得(b，c)=(0，9)，(2，8)，(4，7)，(6，6)，(8，5)。

當a=3時，可得(b，c)=(9，9)。

當a3時，無解。

所以共有11個幸運數：114,133,152,171,190,209,228,247,266,285和399。

6.甲和乙在一個nn的方格表中做填數遊戲，每次允許在一個方格中填入數字0或者1（每個方格中只能填入一個數字），由甲先填，然後輪流填數，直至表格中每個小方格內都填了數。如果每一行中各數之和都是偶數，則規定為乙獲勝，否則當作甲獲勝。請問：

(1)當n＝2023時，誰有必勝的策略？

(2)對於任意正整數n，回答上述問題。

解答：(1)當n=2023時，後填數的乙有必勝策略。用12的多米諾骨牌對表格進行分割，使得每一行都由1003塊多米諾組成，當甲對某塊多米諾的一個中填數時，乙也在該多米諾中填數，並且使得這塊多米諾中兩個數之和為偶數。依此策略，乙可以使得表格的每一行中各數之和都是偶數。故乙獲勝。

(2)當n為偶數時，同上述操作，可知乙有必勝策略；當n為奇數時，甲有必勝策略：他可以先在第1行第1列的方格中寫上1，然後對第1行中其餘方格作前面的多米諾分割，採取同樣的操作方式，可使表格中第1行中各數之和為奇數。

7.設n為任意奇正整數，證明：+能被2023整除。

證明：因為，所以為證結論成立，只需證為奇正整數時，能被2，17，59整除。顯然，運算式能被2整除。

應用公式，為奇數時，

，

。

則由於，，所以能被59整除。

又1596－270＝1326＝17×78，1000－320＝680＝17×40，所以能被17整除。

故結論成立。

8.將正整數中所有被4整除以及被4除餘1的數全部刪去，剩下的數依照從小到大的順序排成一個數列：2,3,6,7,10,11,…。

數列的前n項之和記為，其中n=1,2,3,…。

求S=的值。（其中表示不超過x的最大整數）

解答：易知，，，因此

，

，

所以

故，，從而，於是

。

9.平面上，正三角形ABC與正三角形PQR的面積都為1。三角形PQR的中心M在三角形ABC的邊界上，如果這兩個三角形重疊部份的面積為S，求S的最小值。

解答：在正△PQR的三個頂點處截去三個全等的正三角形，得到一個面積為的正六邊形，則M是這個正六邊形的中心。

若點M與△ABC的一個頂點重合，如左圖，易知正六邊形和△ABC的重疊部分面積是。在中間的圖形中，把△ABC繞著點M順時針旋轉，則始邊所掃過的三角形和終邊所掃過的三角形全等，所以兩個三角形的公共部分面積是不變的。

若點M在△ABC的邊上，不妨設在BC上，且靠近點C，如右圖所示.，過點M作AC的平行線MN，交邊AB於點N，則△BMN是正三角形.。因為，BM和MN都與正六邊形相交，所以△BMN與正六邊形的公共部分面積為。

當把正六邊形恢復成原來的正三角形時，公共部分面積不會減小.，所以兩個三角形公共部分面積的最小值為，如左圖。

10.設m是一個小於2023的四位數，已知存在正整數n，使得m－n為質數，且mn是一個完全平方數，求滿足條件的所有四位數m。

解答由題設條件知：m－n=p，p是質數，則m=n+p