Ề<br />
<br />
IC Ọ<br />
ỘI UYỂ<br />
ỌC SI<br />
ĂM ỌC 2015 – 2016<br />
<br />
Môn: TOÁN<br />
21<br />
12<br />
<br />
ĐỀ CHÍNH THỨC<br />
<br />
IỎI<br />
<br />
2015<br />
<br />
(Đề thi có 1 trang)<br />
Câu 1 (3,0 điểm).<br />
a) Giải phương trình nghiệm nguyên: 4 x 2 8x 38 6 y 2<br />
b) Tìm số tự nhiên n để n4 + 4 là số nguyên tố.<br />
Câu 2 (4,0 điểm).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
a) Cho x x 2 2015 y y 2 2015 2015 .<br />
Hãy tính giá trị của biểu thức A x y 2016.<br />
3<br />
3<br />
3<br />
b) Chứng minh rằng: Nếu ax by cz và<br />
<br />
3<br />
<br />
1 1 1<br />
1 thì<br />
x y z<br />
<br />
ax 2 by 2 cz 2 3 a 3 b 3 c .<br />
<br />
Câu 3 (4,0 điểm).<br />
<br />
a) Giải phương trình: 4 x 2 4 x 2 11 x 4 4<br />
2<br />
<br />
x( x y ) y 4 y 1 0<br />
b) Giải hệ phương trình: <br />
2<br />
2<br />
<br />
y( x y) 2 x 7 y 2<br />
<br />
Câu 4 (7,0 điểm).<br />
Cho đường tròn (O, R) và dây cung BC cố định (BC < 2R). Điểm A di động<br />
trên cung lớn BC sao cho tam giác ABC có ba góc nhọn. Kẻ các đường cao AD,<br />
BE, CF cắt nhau tại H.<br />
S<br />
a) Chứng minh AEF và ABC đồng dạng và AEF cos 2 A.<br />
S ABC<br />
b) Chứng minh rằng: SDEF 1 cos2 A cos2 B cos2 C .S ABC<br />
<br />
c) Xác định vị trí điểm A trên cung lớn BC sao cho chu vi tam giác DEF đạt giá<br />
trị lớn nhất.<br />
Câu 5 (2,0điểm).<br />
Cho a, b ,c<br />
ố thực dương, tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:<br />
3<br />
3<br />
a b c3 a 2 b 2 b 2 c 2 c 2 a 2<br />
P<br />
2<br />
<br />
<br />
.<br />
2abc<br />
c ab a 2 bc b 2 ca<br />
-------HẾT------Họ và tên thí sinh:…………………………………, SBD:…………………<br />
Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm<br />
<br />
ƯỚNG DẪN CHẤM CHỌ<br />
<br />
ĂM<br />
<br />
HỌC SINH GIỎI<br />
<br />
ỌC 2015-2016<br />
<br />
MÔN: TOÁN<br />
Đây<br />
<br />
ời giải ơ ược, thí sinh có lời giải khác m đúng thì giám khảo chấm vẫn chấm theo<br />
th ng điểm dưới đây<br />
<br />
ộ du<br />
<br />
Bài<br />
<br />
Giải phương trình nghiệm nguyên: 4 x2 8x 38 6 y 2<br />
4 x2 8x 38 6 y 2 2x 2 4x 19 3y 2 2(x 1) 2 3(7 y 2 ) (*)<br />
<br />
T thấy: 2(x 1) 2 7 y 2 y ẻ<br />
T ại có: 7 y 2 0 y 2 7 . Do đó y 2 1 y 1<br />
Lúc đó: 2(x 1) 2 18 (x 1) 3 nên x1 2; x 2 4<br />
T thấy các cặp ố (2;1), (2;-1), (-4;1), (-4;-1) thỏ mãn (*) nên<br />
củ phương trình.<br />
Ta có n4 + 4 = n4 + 4 + 4n2 – 4n2<br />
= ( n2 + 2)2 – ( 2n)2<br />
= ( n2 – 2n + 2).( n2 + 2n+ 2)<br />
Vì n<br />
ố tự nhiên nên n2 + 2n+ 2 > 1 nên<br />
n2 – 2n + 2 = 1<br />
n = 1<br />
2<br />
<br />
a<br />
<br />
1<br />
<br />
b<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0,5<br />
0,25<br />
0,25<br />
0,25<br />
<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
nghiệm<br />
<br />
0,25<br />
0,25<br />
0,25<br />
0,25<br />
0,25<br />
0,25<br />
0,25<br />
<br />
Cho x x 2 2015 y y 2 2015 2015 . Hãy tính A iết: A x y 2016 ?<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Nhân cả 2 vế củ đẳng thức đã cho với x x 2 2015 t được:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2015 y y 2 2015 2015 x x 2 2015 (1)<br />
<br />
a<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Nhân cả 2 vế củ đẳng thức đã cho với y y 2 2015 t được:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2015 x x 2015 2015 y y 2015 (2)<br />
2<br />
<br />
2<br />
<br />
Cộng (1) với (2) theo vế rồi rút gọn t được: x + y = 0.<br />
Vậy A = 2016.<br />
<br />
2<br />
<br />
) Chứng minh rằng: Nếu ax 3 by 3 cz 3 và<br />
3<br />
<br />
3<br />
<br />
ax 2 by 2 cz 2 3<br />
<br />
0,25<br />
<br />
t t t 3<br />
1 1 1<br />
t vì 1 (1)<br />
x y z<br />
x y z<br />
<br />
1<br />
<br />
1<br />
<br />
1<br />
<br />
4 x 2 4 x 2 11 x 4 4 (1)<br />
<br />
6 x 2 2 x 2 2 x 2 2 x 2 11<br />
<br />
<br />
0,5<br />
0,5<br />
<br />
Suy ra: 3 a 3 b 3 c 3 t 3 t (2)<br />
x y z<br />
Từ (1) v (2) uy r điều phải chứng minh.<br />
<br />
6 x2 2 x 2<br />
<br />
0,75<br />
0,25<br />
<br />
ax 2 by 2 cz 2 3 a 3 b 3 c<br />
<br />
Mặt khác: 3 t x3 a y3 b z3 c<br />
<br />
a<br />
<br />
0,5<br />
<br />
1 1 1<br />
1 thì<br />
x y z<br />
<br />
Đặt: ax 3 by3 cz 3 t . Ta có:<br />
<br />
3<br />
<br />
0,5<br />
<br />
x2 2 x 2<br />
2 11 2<br />
x2 2 x 2<br />
x 2x 2<br />
<br />
x2 2 x 2 x2 2 x 2<br />
<br />
0,5<br />
0,25<br />
0,5<br />
<br />
0,5<br />
<br />
do x2 2 x 2 ( x 1)2 1 0 với mọi x<br />
0,5<br />
<br />
x2 2 x 2<br />
Đặt t <br />
(t > 0)<br />
x2 2x 2<br />
T được phương trình: 6t 2 11t 2 0<br />
<br />
Giải (*) được t = 2 thỏ mãn yêu cầu<br />
Nên t <br />
<br />
x 2 2x 2<br />
x 2 2x 2<br />
5 7<br />
<br />
2<br />
<br />
4 3x 2 10 x 6 0 x <br />
2<br />
2<br />
3<br />
x 2x 2<br />
x 2x 2<br />
<br />
0,5<br />
2<br />
x 2 1 y ( y x) 4 y<br />
x( x y ) y 4 y 1 0<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
y ( x y ) 2( x 1) 7 y<br />
y ( x y ) 2 x 7 y 2<br />
<br />
x2 1<br />
x y 4<br />
<br />
y<br />
<br />
<br />
.<br />
2<br />
( x y ) 2 2 x 1 7<br />
<br />
y<br />
uv 4<br />
u 4v<br />
v 3, u 1<br />
x2 1<br />
, v x y t có hệ: 2<br />
Đặt u <br />
2<br />
<br />
y<br />
v 2u 7<br />
v 2v 15 0<br />
v 5, u 9<br />
<br />
Dễ thấy y 0 , ta có:<br />
<br />
b<br />
<br />
x2 1 y<br />
x2 x 2 0<br />
x 1, y 2<br />
<br />
<br />
+) Với v 3, u 1 t có hệ: <br />
.<br />
<br />
x 2, y 5<br />
x y 3<br />
y 3 x<br />
x2 1 9 y<br />
x 2 9 x 46 0<br />
<br />
<br />
VN.<br />
x y 5<br />
y 5 x<br />
y 5 x<br />
KL: Vậy hệ đã cho có h i nghiệm: (1; 2) và (2;5)<br />
<br />
0,5<br />
<br />
0,5<br />
<br />
0,5<br />
<br />
x2 1 9 y<br />
<br />
+) Với v 5, u 9 ta có hệ: <br />
<br />
4<br />
<br />
0,5<br />
<br />
A<br />
<br />
E<br />
F<br />
H<br />
<br />
O<br />
B<br />
<br />
D<br />
<br />
C<br />
<br />
AE<br />
AB<br />
AF<br />
Tam giác ACF vuông tại F nên co A =<br />
.<br />
AC<br />
AE AF<br />
AEF ABC (c.g.c)<br />
Suy ra<br />
=<br />
AB AC<br />
<br />
T m giác ABE vuông tại E nên co A =<br />
a<br />
4<br />
<br />
0,5<br />
0,5<br />
0,5<br />
<br />
2<br />
<br />
b<br />
<br />
S<br />
AE<br />
Từ AEF ABC suy ra AEF cos2 A<br />
S ABC AB <br />
S<br />
S<br />
Tương tự câu , BDF cos2 B, CDE cos2 C.<br />
S ABC<br />
S ABC<br />
S S S S<br />
S<br />
Từ đó uy r DEF ABC AEF BDF CDE 1 cos2 A cos2 B cos2 C<br />
S ABC<br />
S ABC<br />
<br />
0,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
<br />
Suy ra SDEF 1 cos2 A cos2 B cos2 C .S ABC<br />
<br />
0,5<br />
<br />
c) Chứng minh được OA EF ; OB DF ; OC ED.<br />
<br />
c<br />
<br />
0,5<br />
<br />
Có 2S ABC 2.(S AEOF SBDOF SCDOE )<br />
<br />
0,5<br />
<br />
BC. AD OA.EF OB.FD OC.ED<br />
<br />
0,5<br />
<br />
BC. AD R( EF FD ED )<br />
<br />
0,5<br />
<br />
BC. AD<br />
R<br />
Chu vi t m giác DEF ớn nhất khi v chỉ khi AD ớn nhất; AD ớn nhất<br />
khi v chỉ khi A điểm chính giữ cung ớn BC.<br />
EF FD ED <br />
<br />
a2<br />
b2<br />
c2<br />
2ab<br />
2bc<br />
2ac<br />
P<br />
<br />
<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2bc 2ca 2ab c ab a bc b ac<br />
a 2 a 2 bc 1 b2 b2 ac 1 c2<br />
c2 ab 1<br />
M<br />
<br />
;<br />
<br />
;<br />
<br />
nên<br />
2bc<br />
2bc<br />
2 2ac<br />
2ac<br />
2 2ab<br />
2ab<br />
2<br />
<br />
Với các ố dương x, y t có<br />
5<br />
<br />
0,5<br />
<br />
0,5<br />
0,5<br />
0,5<br />
<br />
x y<br />
2 (x y) 2 0 uôn đúng, dấu ằng<br />
y x<br />
<br />
0,25<br />
<br />
xảy r khi v chỉ khi x = y.<br />
Áp dụng t có:<br />
c2 ab<br />
2ab a 2 bc<br />
2bc b2 ac<br />
2ac 3<br />
P<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
2<br />
2ab<br />
c<br />
<br />
ab<br />
2bc<br />
a<br />
<br />
bc<br />
2ac<br />
b<br />
<br />
ac<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
<br />
2+2+2 -<br />
<br />
≥<br />
<br />
3 9<br />
<br />
2 2<br />
<br />
Dấu ằng xảy r khi v chỉ khi = = c<br />
a 3 b 3 c3 a 2 b 2 b 2 c 2 c 2 a 2<br />
Kết uận :giá trị nhỏ nhất củ P <br />
2<br />
<br />
<br />
2abc<br />
c ab a 2 bc b 2 ca<br />
ằng<br />
<br />
0,5<br />
<br />
9<br />
khi a = b = c<br />
2<br />
<br />
Đính chính :Câu 5: P≥<br />
<br />
0,25<br />
<br />