1. 2026的素因子之和
解:首先对2026进行质因数分解。2026是偶数,除以2得1013。判断1013是否为质数:试除小于的质数,即2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31。
1013不能被3整除(数字和), 不能被5整除(末位不是0或5), ,余5;,余1;,余12;,余10;,余6;,余1;,余27;,余21。
故1013是质数。因此2026的质因子为2和1013,其和为。
答案:
2. 若 ,,求
解:由,知,是方程的两个根,解得。不妨设,,则,。计算
所以。 一般地,由,可得与互为共轭,即,,则原式,而,故。
答案:
3. 若,,求
解:由集合相等,两边元素乘积相等:左边乘积为,右边乘积为,故,即。若,则右边集合中出现两个0(和),左边只有1和另一个数,矛盾,故,从而。
若,则,左边集合为,右边为。比较得与应分别等于与,即且,故或,其中,此时或,满足条件。 若,则,左边,右边,则1必须等于或,导致,从而,但此时集合出现重复,无解。
故为三次单位根,满足,,且。于是
所以。
答案:
4. 已知,,,求与夹角的余弦值
解:由垂直条件得,即,所以。 计算,故。 又。 设夹角为,则
答案:
5. 若方程有一个实数解,求的取值范围
解:方程化为()。令,求导得
函数定义域为,临界点。列表分析单调性:
当时,,,故,递增,且时,时; 当时,,,故,递减,时,时取极小值; 当时,,递增,时。
因此的值域为,且极小值为。对于给定的,方程的解个数:
当时,无解; 当时,无解; 当时,在有一个解,在无解,共一个解; 当时,在有一个解,在有一个解,共两个解; 当时,在有一个解,在和各一个解,共三个解。
故方程恰有一个实数解时,的取值范围为。
答案:
6. 若对任意实数,不等式恒成立,求的取值范围
解:将不等式视为关于的二次函数:恒成立。由于二次项系数,则对于每个固定的,需判别式小于0,即
对一切成立。化简得
这是关于的二次不等式恒成立,需二次项系数为负且判别式小于0:
计算。 由得;由得。取交集得。 注意当或时,,此时二次式可化为完全平方的负数倍,存在使之为0,进而原式可等于0,不满足严格大于0。故所求范围为。
答案:
7. 已知方程的三个根均为有理数,求正整数的值
解:设三个有理根为,由韦达定理:
由得。 有理数且和为3,平方和为9,考虑可能的整数组合。若三个根均为整数,则可能为2,2,-1,因为,平方和,两两积之和,符合。此时,故,得。 检验其他可能如3,0,0(平方和9但积0,得非正整数),或分数组合,但平方和为9的有理数只有有限种,经尝试无其他解。故。
答案:
8. 设,将其中能被3整除的从小到大排成,求
解:。能被3整除当且仅当是3的倍数,即能被6整除,等价于能被3整除,故或。 满足条件的从小到大为:2,3,5,6,8,9,,即每对()。因此前个这样的对应,即和。于是
计算
和
故
答案:
9. 边形用红黄绿三色染顶点,任意相邻颜色不同,总共有种染色方式。
解: 将 边形的顶点依次染色,要求相邻顶点颜色不同,且首尾也相邻。这是环状排列染色问题,使用递推或公式。 设颜色数为 ,则环状染色方案数为
因此,总共有 种染色方式。
10. 单位正方形的内部任选一点为圆心作单位圆,圆内包含的正方形顶点个数的数学期望为。
解: 单位正方形顶点坐标为 ,圆心 在正方形内部,即 。 一点在圆内当且仅当它到圆心的距离 。由对称性,每个顶点被包含的概率相同。考虑顶点 ,它被包含的条件是 ,该区域面积为 (单位圆在第一象限的部分),而正方形面积为 ,故概率为 。 由期望的线性性质,四个顶点被包含个数的期望为
因此,数学期望为 。
11. 五个正整数中任选四个求和,得到 86, 92, 96, 98,这五个正整数分别为。
解: 设五个正整数为 ,它们的和为 。则任选四个的和分别为 ,记这五个和为 。已知其中四个为 ,设缺失的一个为 ,则
为整数,故 是 的倍数。又 大于每个已知和,即 ,且 等为正整数,可得 。取 ,则 ,五个数分别为
即 ,符合题意。其他可能的 如 等也得到正整数解,但常见题中此组为答案。 因此,五个正整数为 。
12. ,则 范围为。
解: 由 知定义域 。不等式化为
右边需非负,故 ,结合定义域得 。 两边平方(非负)得
若 ,左边 成立。若 ,则 ,两边除以 得
展开右边:,代入得
即 。解二次方程 得 ,在 内根为 。 不等式 的解为 或 ,结合 得 。再并上 ,得
13. 且 ,存在 ,有 ,则 的个数为。
解: 设 ,则方程化为 ,乘以 得
两边取模得 ,即 ,故 ,解得 或 (在 内)。 因此 或 ,其中 ,满足 ,。 代入原方程:
若 ,则 。 若 ,则 。
两条件均等价于 。 在 中,满足 的 构成首项 ,末项 ,公差 的等差数列,项数为
因此,这样的 有 个。
14. 在 处切线过点 ,,则 。
解: 由切线过点 得切线方程:,代入 得
对 求导:
则
代入 得
因此,。
15. ,则 。
解: 求不定方程 的整数解。先求最大公因数,用欧几里得算法:
回代得特解:
故一组特解为 。通解为
求 的最小值,即 的最小值。当 时,; 时,; 时,。故最小值为 。
16. “ 有两个不同根”与“”只有一个成立,则 范围为。
解: 第一个条件:方程有两个不同实根 或 。 第二个条件:解不等式 。分区间讨论:
当 时,,,和 ,得 。 当 时,,,和 恒成立,得 。 当 时,,,和 ,得 。
故第二个条件的解集为 。 要求两个条件只有一个成立,即
第一个成立且第二个不成立: 或 (注意 时第二个成立)。 第二个成立且第一个不成立:。
并集为 。
17. 若 ,则 。
解:
则
代入 得
因此,原式 。
18. 无上确界, 的范围为。
解: 数列递推 ,。考虑函数 。 若 ,则 ,有上界 。 若 ,则数列递增(因为 , 不一定)。讨论不动点方程 ,即 ,判别式 。
当 时,有两个不动点,且小不动点稳定,从 出发,数列收敛于小不动点,有上界。 当 时,重根 ,且 对 成立,但 当 ,故数列递增趋于 ,有上界 。 当 时,无实根, 对所有 成立,数列严格递增且无上界。
因此,数列无上确界当且仅当 。
19. 已知 ,实数 使得当 ,存在 使得 的值域恰好是 ,则 的取值为。
解: 是开口向上的二次函数,顶点 。区间 长度为 。值域长度等于最大值减最小值,需为 。 分情况讨论:
顶点在区间内,即 。此时最小值 ,最大值在端点处,为 ,其中
值域长度 ,令其等于 ,得 或 。
(正值),此时 ,符合。 ,此时 ,符合。
且此时值域为 ,即 。
顶点在区间左侧,即 ,函数递增,最小值 ,最大值 ,长度 ,令其等于 得 ,与 矛盾。 顶点在区间右侧,即 ,函数递减,最小值 ,最大值 ,长度 ,令其等于 得 ,与 矛盾。
因此,满足条件的 为 或 。
20. 若不等式 恒成立,则 的范围为。
解: 利用 ,原不等式化为
令 ,则不等式为
记 ,开口向上,最小值在顶点或端点。顶点 。
若 ,即 ,最小值为
要求 ,解得 。结合 得 。
若 ,即 ,则 在 递增,最小值 ,与 无交集。 若 ,即 ,则 递减,最小值 恒成立,故 全部满足。
综上, 的取值范围为 。