2011高中数学竞赛培训教材(共43页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上2011高中数学竞赛培训教材 编者：全国特级教师 (一)集合与容斥原理集合是一种基本数学语言、一种基本数学工具。它不仅是高中数学的第一课，而且是整个数学的基础。对集合的理解和掌握不能仅仅停留在高中数学起始课的水平上，而要随着数学学习的进程而不断深化，自觉使用集合语言(术语与符号)来表示各种数学名词，主动使用集合工具来表示各种数量关系。如用集合表示空间的线面及其关系，表示平面轨迹及其关系、表示方程(组)或不等式(组)的解、表示充要条件，描述排列组合，用集合的性质进行组合计数等。一、学习集合要抓住元素这个关键例1设AXX=a2+b2,a、bZ，X1，X2A，求证：X1X2

2、A。分析：A中的元素是自然数，即由两个整数a、b的平方和构成的自然数，亦即从0、1、4、9、16、25，n2，中任取两个(相同或不相同)数加起来得到的一个和数，本题要证明的是：两个这样的数的乘积一定还可以拆成两个自然数的平方和的形式，即(a2+b2)(c2+d2)=(M)2+(N)2，M,NZ证明：设X1a2+b2，X2=c2+d2，a、b、c、dZ.则X1X2(a2+b2)(c2+d2)a2c2+b2d2+b2c2+a2d2a2c2+2acbd+b2d2+b2c2-2bcad+a2d2(ac+bd)2+(bc-ad)2又a、b、c、dZ，故ac+bd、bc-adZ，从而X1X2A练习:1.设

3、两个集合S=x|x=12m+8n,m,nZ,T=x|x=20p+16q,p,qZ.求证：S=T。2.设M=a|a= x2-y2,x,yZ.求证：（1）一切奇数属于M;（2）4k-2(kZ)不属于M;（3）M中任意两个数的积仍属于M。3.已知函数f（x）=x2+ax+b,a,bR,且A=x|x=f(x),B=x|x=ff(x).(1)求证:AB;(2)若A=-1，3时，求集合B.二、集合中待定元素的确定例2已知集合MX，XY，lg(xy)，S0，X，Y，且MS，则(X1/Y)(X21/Y2)(X20021/Y2002)的值等于().分析：解题的关键在于求出X和Y的值，而X和Y分别是集合M与S中的

4、元素。这一类根据集合的关系反过来确定集合元素的问题，要求我们要对集合元素的基本性质即确定性、异性、无序性及集合之间的基本关系(子、全、补、交、异、空、等)有本质的理解，对于两个相等的有限集合(数集)，还会用到它们的简单性质：(a)相等两集合的元素个数相等；(b)相等两集合的元素之和相等；(c)相等两集合的元素之积相等.解：由MS知，两集合元素完全相同。这样，M中必有一个元素为0，又由对数的性质知，0和负数没有对数，所以XY0，故X，Y均不为零，所以只能有lg(XY)0，从而XY1.MX，1，0，S0，X，1/X.再由两集合相等知当X1时，M1,1，0，S0,1，1，这与同一个集合中元素的互异性

5、矛盾，故X1不满足题目要求；当X1时，M1,1，0，S0,1，1，MS，从而X1满足题目要求，此时Y1，于是X2K11/Y2K12(K0,1，2，)，X2K1/Y2K2(K1,2，),故所求代数式的值为0.练习:4.已知集合，其中是正整数，且，并满足，中的所有元素之和为234，求集合A。三容斥原理基本公式:(1)card(AB)card(A)card(B)card(AB)； (2)card(ABC)=card(A)+card(B)+card(C)-card(AB)-card(AC)-card(BC)+card(ABC)问题：开运动会时，高一某班共有28名同学参加比赛，有15人参加游泳比赛，有8

6、人参加田径比赛，有14人参加球类比赛，同时参加游泳比赛和田径比赛的有3人，同时参加游泳比赛和球类比赛的有3人，没有人同时参加三项比赛，问同时参加田径比赛和球类比赛的有多少人？只参加游泳一项比赛的有多少人？设A参加游泳比赛的同学，B参加田径比赛的同学，C参加球类比赛的同学,则card(A)=15，card(B)=8，card(C)=14，card(ABC)=28,且card(AB)=3，card(AC)=3，card(ABC)=0,由公式得281581433card(BC)+0,即card(BC)=3,所以同时参加田径和球类比赛的共有3人，而只参加游泳比赛的人有15339(人) 四、有限集合子集

7、的个数例3一个集合含有10个互不相同的两位数。试证，这个集合必有2个无公共元素的子集合，此两子集的各数之和相等。分析：两位数共有10,11，,99，计99990个，最大的10个两位数依次是90,91，,99，其和为945，因此，由10个两位数组成的任意一个集合中，其任一个子集中各元素之和都不会超过945，而它的非空子集却有21011023个，这是解决问题的突破口。解：已知集合含有10个不同的两位数，因它含有10个元素，故必有2101024个子集，其中非空子集有1023个，每一个子集内各数之和都不超过909198999450fmin=f(-b/2a)=(4ac-b2)/4a)fmax=maxf(

8、p),f(q)fmin=minf(p),f(q)fmax=maxf(p),f(q)a0fmax=f(-b/2a)=(4ac-b2)/4a)fmin=minf(p),f(q)例1. 当x为何值时，函数f(x)=(x-a1)2+(x-a2)2+(x-an)2取最小值。解：f(x)=(x2-2a1x+a12)+(x2-2a2x+a22)+(x2-2anx+an2)=nx2-2(a1+a2+an)x+(a12+a22+an2) 当x=(a1+a2+an)/n时，f(x)有最小值.例2.已知x1,x2是方程x2-(k-2)x+(k2+3k+5)=0的两个实数根，x12+x22的最大值是_.解：由韦达定理

9、得：x1+x2=k-2，x1x2=k2+3k+5.x12x22（x1x2）2-2x1x2=(k-2)2-2(k2+3k+5=-k2-10k-6=-(k+5)2+19 .已知x1,x2是方程的两个实根，即方程有实数根，此时方程的判别式0，即(k-2)2-4(k2+3k+5) =-3k2-16k-160 解得：-4k-4/3.k=-5-4,-4/3，设f(k)=-(k+5)2+19则f(-4)=18,f(-4/3)=50/918.当k=-4时，(x12+x22)max=18.例3.已知f(x)=x2-2x+2，在xt,t+1上的最小值为g(t)，求g(t)的表达式。 解：f(x)=(x-1)2+1

10、 (1)当t+11即t1时，g(t)=f(t)=t2-2t+2 综合（1）、（2）、（3）得：例4（1）当x2+2y2=1时，求2x+3y2的最值；（2）当3x2+2y2=6x时，求x2+y2的最值。 解：（1）由x2+2y2=1得y2=1/2(1-x2)，2x+3y2=2x+(3/2)(1-x2)=(-(3/2)(x-(2/3)2+(13/6) 又1-x2=2y20，x21，1x1 .当x=2/3时，y=(10)/6，（2x+3y2）max=16/3； 当x=-1时，y=0，（2x+3y2）min=2 (2)由3x2+2y2=6x，得y2=(3/2)x(2-x)，代入x2+y2=x2+(3/

11、2)x(2-x)=-1/2 (x-3)2+9/2 又y2=(3/2)x (2-x)0，得0x2.当x=2，y=0时，（x2+y2）max=4；当x=0，y=0时，(x2+y2)min=0 三、二次函数与二次方程设f(x)=ax2+bx+c(a0)的二实根为x1,x2，(x1x2)，=b2-4ac，且、()是预先给定的两个实数。1当两根都在区间(,)内，方程系数所满足的充要条件x1x2，对应的二次函数f(x)的图象有下列两种情形当a0时的充要条件是：0，-b/2a，f()0，f()0 当a0时的充要条件是：0，-b/2a，f()0，f()0 两种情形合并后的充要条件是：0，-b/2a，af()0

12、，af()02当两根中有且仅有一根在区间（，）内，方程系数所满足的充要条件x1或x2，对应的函数f(x)的图象有下列四种情形从四种情形得充要条件是：f()f()03当两根都不在区间，内方程系数所满足的充要条件（1）两根分别在区间，之外的两旁时x1x2，对应的函数f(x)的图象有下列两种情形（2）两根分别在区间，之外的同旁时x1x2或x1x2，对应函数f(x)的图象有下列四种情形当x1x2时的充要条件是：0，-b/2a，af()0当x1x2时的充要条件是：0，-b/2a，af()0例5如果方程（1-m2）x2+2mx-1=0的两个根一个小于零，另一个大于1，确定m的范围。解：令f(x)=(1-m

13、2)x2+2mx-1，根据题设条件，f(x)的图形是下列两种情形之一：则（1-m2）f(0)0,(1-m2)f(1)0；即1-m20,(1-m2)(2m-m2)0解得：-1m0 例6当k为什么实数时，关于X的二次方程7x2-(k+13)x+k2-k-2=0的两个实根和分别满足01和12？解：设y=f(x)=7x2-(k+13)x+k2-k-2，则因为a=70，且方程f(x)=0有两实根，所以它的图象是开口向上且与X轴相交于两点（,0）、(,0)的抛物线。由于01，12，可知在x或x时，f(x)取正值；在x时，f(x)取负值。于是，当x分列取0,1，2时，有：f(0)=k2-k-20，f(1)=

14、k2-2k-80，f(2)=k2-3k0解这三个不等式组成的不等式组，可得-2k-1和3k4。练习:1.求所有的实数m，使得关于x的方程有且只有整数根.2.若函数在区间a，b上的最小值为2a，最大值为2b，求区间a，b。3.已知方程x2+2px+1=0有一个根大于1，有一个根小于1，则p的取值为_.四二次函数与二次不等式 一元二次不等式的解集相应于一元二次函数的正值、负值区间。解不等式与证明不等式成立，经常要用到二次函数的极值性质、单调性、图象与x轴的位置关系等。例7若a1,a2,an,b1,b2,bn都是实数，求证：（a1b1+a2b2+anbn）2(a12+a22+a2n)(b12+b22

15、+b2n) 证明：构造二次函数 f(x)=(a1x-b1)2+(a2x-b2)2+(anx-bn)2=(a12+a22+a2n)x2-2(a1b1+a2b2+anbn)x+(b12+b22+b2n).当a12+a22+a2n0即a1,a2,an不全为零时，显然有对xR，f(x)0，故f(x)0的判别式：=4（a1b1+a2b2+anbn）2-4(a12+a22+a2n)(b12+b22+b2n)0.即（a1b1+a2b2+anbn）2(a12+a22+a2n)(b12+b22+b2n) .当a1=a2=an=0时，结论显然成立，故命题成立。例8设二次函数f(x)=ax2+bx+c(a0)，方程

16、f(x)-x=0的两个根x1,x2满足0x1x21/a。（1）当x(0,x1)时，证明xf(x)x1（2）设函数f(x)的图象关于直线x=x0对称，证明：x0x1/2。证明：欲证：xf(x)x ,只须证：0f(x)-xx1-x 因为方程f(x)-x=0的两根为x1,x2,f(x)=ax2+bx+c(a0)，f(x)-x=a(x-x1)(x-x2),式即: 0a(x-x1)(x-x2)x1-x a0，x(0,x1),x1-x0,a(x1-x)0 ,式两边同除以a(x1-x)0，得：0x2-x1/a，即：xx21/a+x .这由已知条件：0xx1x21/a，即得：xx2(1/a)1/a+x， 故命

17、题得证。（2）欲证x0x1/2，因为x0=-b/2a，故只须证：x0-x1/2=-b/2a-x1/20 由韦达定理，x1+x2=(-b-1)/a，(x1+x2)/2=-(b-1)/2a，代入式，有(-(b/2a)-(x1/2)=(x2/2)-(1/(2a)0 ,即：x21/a 由已知：0x1x21/a，命题得证。 (三)抽 屉 原 理在数学问题中有一类与“存在性”有关的问题，例如：“13个人中至少有两个人出生在相同月份”；“某校400名学生中，一定存在两名学生，他们在同一天过生日”；“2003个人任意分成200个小组，一定存在一组，其成员数不少于11”。这类存在性问题中，“存在”的含义是“至少

18、有一个”。在解决这类问题时，只要求指明存在，一般并不需要指出哪一个，也不需要确定通过什么方式把这个存在的东西找出来。这类问题相对来说涉及到的运算较少，依据的理论也不复杂，这些理论称为“抽屉原理”。 （一）抽屉原理的基本形式 定理1、如果把n+1个元素分成n个集合，那么不管怎么分，都存在一个集合，其中至少有两个元素。 证明：（用反证法）若不存在至少有两个元素的集合，则每个集合至多1个元素，从而n个集合至多有n个元素，此与共有n+1个元素矛盾，故命题成立。 例1 已知在边长为1的等边三角形内（包括边界）有任意五个点（图1）。证明：至少有两个点之间的距离不大于.分析：5个点的分布是任意的。如果要证明

19、“在边长为1的等边三角形内（包括边界）有5个点，那么这5个点中一定有距离不大于的两点”，则顺次连接三角形三边中点，即三角形的三条中位线，可以分原等边三角形为4个全等的边长为的小等边三角形，则5个点中必有2点位于同一个小等边三角形中（包括边界），其距离便不大于。 以上结论要由定理“三角形内（包括边界）任意两点间的距离不大于其最大边长”来保证，下面我们就来证明这个定理。如图2，设BC是ABC的最大边，P，M是ABC内（包括边界）任意两点，连接PM，过P分别作AB、BC边的平行线，过M作AC边的平行线，设各平行线交点为P、Q、N，那么PQN=C，QNP=A因为BCAB，所以AC，则QNPPQN，而Q

20、MPQNPPQN（三角形的外角大于不相邻的内角），所以 PQPM。显然BCPQ，故BCPM。由此我们可以推知，边长为的等边三角形内（包括边界）两点间的距离不大于。 说明：（1）这里是用等分三角形的方法来构造“抽屉”。类似地，还可以利用等分线段、等分正方形的方法来构造“抽屉”。例如“任取n+1个正数ai，满足0ai1（i=1,2,n+1），试证明：这n+1个数中必存在两个数，其差的绝对值小于”。又如：“在边长为1的正方形内任意放置五个点，求证：其中必有两点，这两点之间的距离不大于。（2）例1中，如果把条件（包括边界）去掉，则结论可以修改为：至少有两个点之间的距离小于 .例2从1-100的自然数中

21、，任意取出51个数，证明其中一定有两个数，它们中的一个是另一个的整数倍。 分析：本题似乎茫无头绪，从何入手？其关键何在？其实就在“两个数”，其中一个是另一个的整数倍。我们要构造“抽屉”，使得每个抽屉里任取两个数，都有一个是另一个的整数倍，这只有把公比是正整数的整个等比数列都放进去同一个抽屉才行，这里用得到一个自然数分类的基本知识：任何一个正整数都可以表示成一个奇数与2的方幂的积，即若mN+,KN+，nN,则m=(2k-1)2n，并且这种表示方式是唯一的，如1=12，2=121，3=32， 证明：因为任何一个正整数都能表示成一个奇数乘2的方幂，并且这种表示方法是唯一的，所以我们可把1-100的正

22、整数分成如下50个抽屉（因为1-100中共有50个奇数）： 1）1，12，122，123，124，125，126；2）3，32，322，323，324，325；3）5，52，522，523，524；4）7，72，722，723；5）9，92，922，923；6）11，112，1122，1123；25）49，492；26）51；50）99。 这样，1-100的正整数就无重复，无遗漏地放进这50个抽屉内了。从这100个数中任取51个数，也即从这50个抽屉内任取51个数，根据抽屉原则，其中必定至少有两个数属于同一个抽屉，即属于（1）-（25）号中的某一个抽屉，显然，在这25个抽屉中的任何同一个抽屉内

23、的两个数中，一个是另一个的整数倍。 说明： （1）从上面的证明中可以看出，本题能够推广到一般情形：从1-2n的自然数中，任意取出n+1个数，则其中必有两个数，它们中的一个是另一个的整数倍。想一想，为什么？因为1-2n中共含1，3，2n-1这n个奇数，因此可以制造n个抽屉，而n+1n，由抽屉原则，结论就是必然的了。给n以具体值，就可以构造出不同的题目。例2中的n取值是50，还可以编制相反的题目，如：“从前30个自然数中最少要（不看这些数而以任意方式地）取出几个数，才能保证取出的数中能找到两个数，其中较大的数是较小的数的倍数？” (2）如下两个问题的结论都是否定的（n均为正整数）想一想，为什么？

24、从2，3，4，2n+1中任取n+1个数，是否必有两个数，它们中的一个是另一个的整数倍？从1，2，3，2n+1中任取n+1个数，是否必有两个数，它们中的一个是另一个的整数倍？（3）如果将（2）中两个问题中任取的n+1个数增加1个，都改成任取n+2个数，则它们的结论是肯定的还是否定的？你能判断证明吗？ 例3从前25个自然数中任意取出7个数，证明：取出的数中一定有两个数，这两个数中大数不超过小数的1.5倍。 证明：把前25个自然数分成下面6组： 1； 2，3； 4，5，6； 7，8，9，10； 11，12，13，14，15，16； 17，18，19，20，21，22，23， 因为从前25个自然数中任

25、意取出7个数，所以至少有两个数取自上面第组到第组中的某同一组，这两个数中大数就不超过小数的1.5倍。说明：（1）本题可以改变叙述如下：在前25个自然数中任意取出7个数，求证其中存在两个数，它们相互的比值在内。显然，必须找出一种能把前25个自然数分成6（7-1=6）个集合的方法，不过分类时有一个限制条件：同一集合中任两个数的比值在内，故同一集合中元素的数值差不得过大。这样，我们可以用如上一种特殊的分类法：递推分类法： 从1开始，显然1只能单独作为1个集合1；否则不满足限制条件.能与2同属于一个集合的数只有3，于是2，3为一集合。如此依次递推下去，使若干个连续的自然数属于同一集合，其中最大的数不超

26、过最小的数的倍，就可以得到满足条件的六个集合。 （2）如果我们按照（1）中的递推方法依次造“抽屉”，则第7个抽屉为 26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39；第8个抽屉为：40，41，42，60；第9个抽屉为：61，62，63，90，91； 例4在坐标平面上任取五个整点（该点的横纵坐标都取整数），证明：其中一定存在两个整点，它们的连线中点仍是整点。 分析与解答：由中点坐标公式知，坐标平面两点（x1,y1）、（x2,y2）的中点坐标是。欲使都是整数，必须而且只须x1与x2，y1与y2的奇偶性相同。坐标平面上的任意整点按照横纵两个坐标的奇偶性考虑有且只有如

27、下四种：（奇数、奇数），（偶数，偶数），（奇数，偶数），（偶数，奇数）以此构造四个“抽屉”，则在坐标平面上任取五个整点，那么至少有两个整点，属于同一个“抽屉”因此它们连线的中点就必是整点。 说明：我们可以把整点的概念推广：如果（x1,x2,xn）是n维（元）有序数组，且x1,x2,xn中的每一个数都是整数，则称（x1,x2,xn）是一个n维整点（整点又称格点）。如果对所有的n维整点按每一个xi的奇偶性来分类，由于每一个位置上有奇、偶两种可能性，因此共可分为222=2n个类。这是对n维整点的一种分类方法。当n=3时，23=8，此时可以构造命题：“任意给定空间中九个整点，求证它们之中必有两点存在，

28、使连接这两点的直线段的内部含有整点”。 例5在任意给出的100个整数中，都可以找出若干个数来（可以是一个数），它们的和可被100整除。 分析：本题也似乎是茫无头绪，无从下手，其关键何在？仔细审题，它们的“和”能“被100整除”应是做文章的地方。如果把这100个数排成一个数列，用Sm记其前m项的和，则其可构造S1，S2，S100共100个和数。讨论这些“和数”被100除所得的余数。注意到S1，S2，S100共有100个数，一个数被100除所得的余数有0，1，2，99共100种可能性。“苹果”数与“抽屉”数一样多，如何排除“故障”？证明：设已知的整数为a1,a2,a100考察数列a1,a2,a10

29、0的前n项和构成的数列S1，S2，S100。 如果S1，S2，S100中有某个数可被100整除，则命题得证。否则，即S1，S2，S100均不能被100整除，这样，它们被100除后余数必是1，2，99中的元素。由抽屉原理I知，S1，S2，S100中必有两个数，它们被100除后具有相同的余数。不妨设这两个数为Si，Sj（ij），则100（Sj-Si），即100。命题得证。 说明：有时候直接对所给对象作某种划分，是很难构造出恰当的抽屉的。这时候，我们需要对所给对象先作一些变换，然后对变换得到的对象进行分类，就可以构造出恰当的抽屉。本题直接对an进行分类是很难奏效的。但由an构造出Sn后，再对Sn进行

30、分类就容易得多. 另外，对Sn按模100的剩余类划分时，只能分成100个集合，而Sn只有100项，似乎不能应用抽屉原则。但注意到余数为0的类恰使结论成立，于是通过分别情况讨论后，就可去掉余数为0的类，从而转化为100个数分配在剩下的99个类中。 （二）单色三角形问题 抽屉原理的应用多么奇妙，其关键在于恰当地制造抽屉，分割图形，利用自然数分类的不同方法如按剩余类制造抽屉或按奇数乘以2的方幂制造抽屉，利用奇偶性等等，都是制造“抽屉”的方法。抽屉原理的道理极其简单，但“于无声处听惊雷”，恰当地精心地应用它，不仅可以解决国内数学竞赛中的问题，而且可以解决国际中学生数学竞赛。 例617名科学家中每两名科

31、学家都和其他科学家通信，在他们通信时，只讨论三个题目，而且任意两名科学家通信时只讨论一个题目，证明：其中至少有三名科学家，他们相互通信时讨论的是同一个题目。 证明：视17个科学家为17个点，每两个点之间连一条线表示这两个科学家在讨论同一个问题，若讨论第一个问题则在相应两点连红线，若讨论第2个问题则在相应两点连条黄线，若讨论第3个问题则在相应两点连条蓝线。三名科学家研究同一个问题就转化为找到一个三边同颜色的三角形。考虑科学家A，他要与另外的16位科学家每人通信讨论一个问题，相应于从A出发引出16条线段，将它们染成3种颜色，而16=35+1，因而必有6=5+1条同色，不妨记为AB1，AB2，AB3

32、，AB4，AB5，AB6同红色，若Bi（i=1，2，6）之间有红线，则出现红色三角线，命题已成立；否则B1，B2，B3，B4，B5，B6之间的连线只染有黄蓝两色。考虑从B1引出的5条线，B1B2，B1B3，B1B4，B1B5，B1B6，用两种颜色染色，因为5=22+1，故必有3=2+1条线段同色，假设为黄色，并记它们为B1B2，B1B3，B1B4。这时若B2，B3，B4之间有黄线，则有黄色三角形，命题也成立，若B2，B3，B4，之间无黄线，则B2，B3，B4，必为蓝色三角形，命题仍然成立。说明:（1）本题源于一个古典问题-世界上任意6个人中必有3人互相认识，或互相不认识。 （2）将互相认识用红

33、色表示，将互相不认识用蓝色表示，（1）将化为一个染色问题，成为一个图论问题：空间六个点，任何三点不共线，四点不共面，每两点之间连线都涂上红色或蓝色。求证：存在三点，它们所成的三角形三边同色。 （3）问题（2）可以往两个方向推广：其一是颜色的种数，其二是点数。 本例便是方向一的进展，其证明已知上述。如果继续沿此方向前进，可有下题：在66个科学家中，每个科学家都和其他科学家通信，在他们的通信中仅仅讨论四个题目，而任何两个科学家之间仅仅讨论一个题目。证明至少有三个科学家，他们互相之间讨论同一个题目。 （4）回顾上面证明过程，对于17点染3色问题可归结为6点染2色问题，又可归结为3点染一色问题。反过来

34、，我们可以继续推广。从以上（3，1）（6，2）（17，3）的过程，易发现6=（3-1）2+2，17=（6-1）3+2，66=（17-1）4+2，同理可得（66-1）5+2=327，（327-1）6+2=1958记为r1=3，r2=6，r3=17，r4=66，r5=327，r6=1958，.我们可以得到递推关系式：rn=n(rn-1-1)+2，n=2,3,4这样就可以构造出327点染5色问题，1958点染6色问题，都必出现一个同色三角形。 （三）抽屉原理的其他形式。 定理2：把m个元素分成n个集合（mn） （1）当n能整除m时，至少有一个集合含有m/n个元素；（2）当n不能整除 m时，则至少有一

35、个集合含有至少m/n+1个元素，（m/n表示不超过 的最大整数） 定理2也可叙述成：把mn+1个元素放进n个集合，则必有一个集合中至少放有m+1个元素。 例79条直线的每一条都把一个正方形分成两个梯形，而且它们的面积之比为23。证明：这9条直线中至少有3条通过同一个点。 证明：设正方形为ABCD，E、F分别是AB，CD的中点。 设直线L把正方形ABCD分成两个梯形ABGH和CDHG，并且与EF相交于 P.梯形ABGH的面积：梯形CDHG的面积=23,EP是梯形ABGH的中位线，PF是梯形CDHG的中位线，由于梯形的面积=中位线梯形的高， 并且两个梯形的高相等（AB=CD），所以梯形ABGH的面

36、积梯形CDHG的面积=EPPF，也就是EPPF=23 .这说明，直线L通过EF上一个固定的点P，这个点把EF分成长度为23的两部分。这样的点在EF上还有一个，如图上的Q点（FQQE=23）。同样地，如果直线L与AB、CD相交，并且把正方形分成两个梯形面积之比是23，那么这条直线必定通过AD、BC中点连线上的两个类似的点（三等分点）。这样，在正方形内就有4个固定的点，凡是把正方形面积分成两个面积为23的梯形的直线，一定通过这4点中的某一个。我们把这4个点看作4个抽屉，9条直线看作9个苹果，由定理2可知，9=42+1，所以，必有一个抽屉内至少放有3个苹果，也就是，必有三条直线要通过一个点。 说明：

37、本例中的抽屉比较隐蔽，正方形两双对边中点连线上的4个三等分点的发现是关键，而它的发现源于对梯形面积公式S梯形=中位线梯形的高的充分感悟。 例8910瓶红、蓝墨水，排成130行，每行7瓶。证明：不论怎样排列，红、蓝墨水瓶的颜色次序必定出现下述两种情况之一种：1至少三行完全相同; 2至少有两组（四行），每组的两行完全相同。证明：910瓶红、蓝墨水，排成130行，每行7瓶。每行中的7个位置中的每个位置都有红、蓝两种可能，因而总计共有27=128种不同的行式（当且仅当两行墨水瓶颜色及次序完全相同时称为“行式”相同. 任取130行中的129行，依抽屉原理可知，必有两行（记为A，B）“行式”相同。 在除A

38、、B外的其余128行中若有一行P与A（B）“行式”相同，则P，A，B满足“至少有三行完全相同”；在其余（除A，B外）的128行中若没有与A（B）行式相同者，则128行至多有127种不同的行式，依抽屉原则，必有两行（不妨记为C、D）行式相同，这样便找到了（A，B）、（C，D）两组（四行），每组两行完全相同。 (四) 函数的性质应用一、指数函数与对数函数函数y=ax(a0,且a1)叫做指数函数。它的基本情况是：1）定义域为全体实数（-，+）2）值域为正实数（0，+），从而函数没有最大值与最小值，有下界，y03）对应关系为一一映射，从而存在反函数-对数函数。4）单调性是：当a1时为增函数；当0a0,

39、a1),f(x+y)=f(x)f(y),f(x-y)=f(x)/f(y)函数y=logax(a0,且a1)叫做对数函数，它的基本情况是：1）定义域为正实数（0，+）2）值域为全体实数（-，+）3）对应关系为一一映射，因而有反函数指数函数。4）单调性是：当a1时是增函数，当0a0,a1)，f(xy)=f(x)+f(y),f(x/y)=f(x)-f(y)二、例题例1若f(x)=(ax/(ax+a)，求f(1/1001)+f(2/1001)+f(3/1001)+f(1000/1001) 分析：和式中共有1000项，显然逐项相加是不可取的。需找出f(x)的结构特征，发现规律，注意到1/1001+100

40、0/1001=2/1001+999/1001=3/1001+998/1001=1，而f(x)+f(1-x)= (ax/(ax+a)+(a1-x/(a1-x+a)=(ax/(ax+a)+(a/(a+axa)=(ax/(ax+a)+(a)/(ax+a)=(ax+a)/(ax+a)=1规律找到了，这启示我们将和式配对结合后再相加：原式=f(1/1001)+f(1000/1001)+f(2/1001)+f(999/1001)+f(500/1001)+f(501/1001)=(1+1+1)5000个=500（1）取a=4就是1986年的高中数学联赛填空题：设f(x)=(4x/(4x+2)，那么和式f(1

41、/1001)+f(2/1001)+f(3/1001)+f(1000/1001)的值=。（2）上题中取a=9，则f(x)=(9x/(9x+3)，和式值不变也可改变和式为求f(1/n)+f(2/n)+f(3/n)+f(n-1)/n).（3）设f(x)=(1/(2x+2)，利用课本中推导等差数列前n项和的方法，可求得f(-5)+f(-4)+f(0)+f(5)+f(6)的值为。例25log25等于：（ ）（A）1/2 （B）(1/5)10log25 （C）10log45 （D）10log52解：5log25=(10/2)log25=(10log25)/(2log25)=(1/5)10log25 选（B）例3试比较(+1)/(+1