2015年全国高中数学联赛江苏赛区初赛试卷
一、填空题（本题共10小题，满分70分，每小题7分．要求直接将答案写在横线上．） 1．已知点P(4，1)在函数f(x)＝loga(x－b) (b＞0)的图象上，则ab的最大值是 ．
π43π
2．函数f(x)＝3sin(2x－)在x＝ 处的值是 ．
424
3．若不等式|ax＋1|≤3的解集为{x |－2≤x≤1}，则实数a的值是 ．
4．第一只口袋里有3个白球、7个红球、15个黄球，第二只口袋里有10个白球、6个红球、9个黑球，从两个口袋里各取出一球，取出的球颜色相同的概率是 ．
x2y2x2y2
5．在平面直角坐标系xOy中，设焦距为2c的椭圆2＋2＝1(a＞b＞0)与椭圆2＋2＝1有相同的离心率e，
abbc
则e的值是 ．
6．如图，在长方体ABCD－A1B1C1D1中，对角线B1D与平面A1BC1交于E点．记四棱锥E－ABCD的体
V1D1 积为V1，长方体ABCD－A1B1C1D1的体积为V2，则的值是 ． C1
V2
A1 B1
E
C D
A B （第6题图）
7．若实数集合A＝{31x，65y}与B＝{5xy，403}仅有一个公共元素，则集合A∪B中所有元素之积的值是 ．
8．设向量a＝(cosα，sinα)，b＝(－sinα，cosα)．向量x1，x2，…，x7中有3个为a，其余为b；向量y1，y2，…，y7中有2个为a，其余为b．则?xiyi的可能取值中最小的为 ．
i=1
7
1 e c
d 9．在3×3的幻方中填数，使每行、每列及两条对角线上的三个数之和都相等． 2 x
如图，三个方格中的数分别为1，2，2015，则幻方中其余6个数之和为 ． a 2015 b
（第9题图）
10．在平面直角坐标系xOy中，设D是满足x≥0，y≥0，x＋y＋[x]＋[y]≤19的点(x，y)形成的区域（其中[x]是不超过x的最大整数）．则区域D中整点的个数为 ．
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二、解答题（本大题共4小题，每小题20分，共80分）
11．在等比数列{an}中，a2＝2，q是公比．记Sn为{an}的前n项和，Tn为数列{a2若S2n＝2Tn，n}的前n项和．
求q的值．
12．如图，△ABC中，AB＞AC，点D、E分别在边AB、AC上，且BD＝CE．∠BAC的外角平分线与△ADE
的外接圆交于A、P两点． C 求证：A、P、B、C四点共圆．
E D A B
P
(第12题图)
13．如图，在平面直角坐标系xOy中，圆O1、圆O2都与直线l：y＝kx及x轴正半轴相切．若两圆的半径
之积为2，两圆的一个交点为P(2，2)，求直线l的方程． y l
P
O2
O1
O x
(第13题图) 14．将正十一边形的k个顶点染红色，其余顶点染蓝色． （1）当k＝2时，求顶点均为蓝色的等腰三角形的个数；
（2）k取何值时，三个顶点同色(同红色或同蓝色)的等腰三角形个数最少？并说明理由．
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2015年全国高中数学联赛江苏赛区初赛试卷
一、填空题（本题共10小题，满分70分，每小题7分．要求直接将答案写在横线上．） 1．已知点P(4，1)在函数f(x)＝loga(x－b) (b＞0)的图象上，则ab的最大值是 ．
(a＋b)2
解：由题意知，loga(4－b)＝1，即a＋b＝4，且a＞0，a≠1，b＞0，从而ab≤＝4，
4
当a＝b＝2时，ab的最大值是4．
π43π
2．函数f(x)＝3sin(2x－)在x＝ 处的值是 ．
424
π43ππ40π10π4π43π4π3
解：2x－＝－＝＝＝2π＋，所以f()＝3sin＝－．
412412332432
3．若不等式|ax＋1|≤3的解集为{x |－2≤x≤1}，则实数a的值是 ． 解：设函数f(x)＝|ax＋1|，则f(－2)＝ f(1)＝3，故a＝2．
4．第一只口袋里有3个白球、7个红球、15个黄球，第二只口袋里有10个白球、6个红球、9个黑球，从两个口袋里各取出一球，取出的球颜色相同的概率是 ．
3×10307×64272
解：有两类情况：同为白球的概率是＝，同为红球的概率是＝，所求的概率是．
62525×2562525×25625
2222xyxy
5．在平面直角坐标系xOy中，设焦距为2c的椭圆2＋2＝1(a＞b＞0)与椭圆2＋2＝1有相同的离心率e，
abbc
则e的值是 ．
2222
－1＋5c2c－bc2b－c
解：若c＞b，则2＝2，得a＝b，矛盾，因此c＜b，且有2＝2，解得e＝．
acab2
6．如图，在长方体ABCD－A1B1C1D1中，对角线B1D与平面A1BC1交于E点．记四棱锥E－ABCD的体
V1积为V1，长方体ABCD－A1B1C1D1的体积为V2，则的值是 ．
V2
D1 D1 C1 C1 O
A1 A1 B1 B1 E E
C C D D
A A B B （第6题图） （第6题图）
2
解：记四棱锥B1－ABCD的体积为V．如图，DE＝DB1，
3
21V12
从而V1＝V．又V＝V2，所以＝．
33V29
7．若实数集合A＝{31x，65y}与B＝{5xy，403}仅有一个公共元素，则集合A∪B中所有元素之积的值是 ．
解：因为31x×65y＝5xy×403＝2015xy．若xy≠0，则集合A和集合B中有一组相等，则另一组也必然相等，这不合题意．所以xy＝0，从而A∪B中所有元素之积的值为0．
8．设向量a＝(cosα，sinα)，b＝(－sinα，cosα)．向量x1，x2，…，x7中有3个为a，其余为b；向量y1，y2，…，y7中有2个为a，其余为b．则?xiyi的可能取值中最小的为 ．
i=1
7
解：因为a·a＝b·b＝1，a·b＝0，所以?xiyi的最小值为2．
i=1
7
9．在3×3的幻方中填数，使每行、每列及两条对角线上的三个数之和都相等． 如图，三个方格中的数分别为1，2，2015，则幻方中其余6个数之和为 ． 解：如图，设幻方正中间的数为x，则由题意知
a＝－2012，从而对角线上三个数的和为x－2011．
因此b＝x－2014，c＝－4026，d＝－2013，e＝x＋2014．
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1 2
2015 （第9题图）
（第9题图）
10．在平面直角坐标系xOy中，设D是满足x≥0，y≥0，x＋y＋[x]＋[y]≤19的点(x，y)形成的区域（其中[x]是不超过x的最大整数）．则区域D中整点的个数为 ． 解：区域D中整点的个数为1＋2＋3＋…＋10＝55．
二、解答题（本大题共4小题，每小题20分，共80分）
11．在等比数列{an}中，a2＝2，q是公比．记Sn为{an}的前n项和，Tn为数列{a2若S2n＝2Tn，n}的前n项和．
求q的值．
解：若q＝1，则an＝a2＝2，a2n＝4，则S2n＝4n，Tn＝4n，S2n≠2Tn．
若q＝－1，则an＝2×(－1)n，a2n＝4，则S2n＝0，Tn＝4n，S2n≠2Tn．
……………………………… 5分
242n×(1－q2n)2×(1－q)qq－2n－4
若q≠±1，则an＝2qn2，a2＝4q，从而S＝，T＝． 2nnn1－q1－q2……………………………… 15分
－1±174
由S2n＝2Tn，则＝1，q2＋q－4＝0，解得q＝．
2q(1＋q)
2011
由b＋e＋x＝x－2011，解得x＝－．
2
201118099
这9个数的和为3×(－－2011)＝－，
22
1809922135
所以幻方中其余6个数之和为－－2018＝－．
22
e d a
c x 2015 1 2 b
－1＋17－1－17
综上，q的值为和． ……………………………… 20分
22
12．如图，△ABC中，AB＞AC，点D、E分别在边AB、AC上，且BD＝CE．∠BAC的外角平分线与△ADE
的外接圆交于A、P两点．
C
求证：A、P、B、C四点共圆． C E E
D D
A A B B
F P P
(第12题图) (第12题图)
证明：如图，连结PD，PE，PC．
因为四边形APDE是圆内接四边形,所以∠PAD＝∠PED，∠PAF＝∠PDE． 又因为AP是∠BAC的外角平分线，所以∠PAD＝∠PAF，
从而∠PED＝∠PDE，故PD＝PE． ……………………………… 10分 又∠ADP＝∠AEP，所以∠BDP＝∠CEP．
又因为BD＝CE，所以△BDP≌△CEP，从而∠PBD＝∠PCE，即∠PBA＝∠PCA， 所以A、P、B、C四点共圆． ……………………………… 10分
13．如图，在平面直角坐标系xOy中，圆O1、圆O2都与直线l：y＝kx及x轴正半轴相切．若两圆的半径
之积为2，两圆的一个交点为P(2，2)，求直线l的方程． 解：由题意，圆心O1，O2都在x轴与直线l的角平分线上． y l 若直线l的斜率k＝tanα，
α2t
设t＝tan，则k＝．
21－t2P 圆心O1，O2在直线y＝tx上， O2 可设O1(m，mt)，O2(n，nt)． O1 交点P(2，2)在第一象限，m，n，t＞0． ……………………………… 4分 O x 所以⊙O1：(x－m)2+(y－mt)2=(mt)2，
第 4 页 共 5 页 (第13题图) ⊙O1：(x－n)2+(y－nt)2=(nt)2，
?(2－m)2＋(2－mt)2＝(mt)2，?m2－(4＋4t)m＋8＝0，所以?即?2……………… 8分 222
?(2－n)＋(2－nt)＝(nt)，?n－(4＋4t)n＋8＝0，所以 m，n是方程X2－(4+4t)X＋8=0的两根，mn＝8．
11
由半径的积(mt)(nt)＝2，得t2＝，故t＝．……………………………… 16分
42
2t144
所以 k＝＝，直线l：y＝x． ……………………………… 20分 2＝1331－t
1－4
14．将正十一边形的k个顶点染红色，其余顶点染蓝色． （1）当k＝2时，求顶点均为蓝色的等腰三角形的个数；
（2）k取何值时，三个顶点同色(同红色或同蓝色)的等腰三角形个数最少？并说明理由． 解：（1）设正十一边形的顶点A1，A2，A3，…，A11，则易知其中任意三点为顶点的三角形都不是正三角形．
11－1
以这些点为顶点的等腰三角形个数可以如此计算：以Ai(i＝1，2，3，…，11)为顶角顶点的等腰三角形有2
＝5个，这些三角形均不是等边三角形，即当j≠i时，以Aj为顶角顶点的等腰三角形都不是上述等腰三角形．
故所有的等腰三角形共有5×11＝55个． …………………… 5分
当k＝2时，设其中Am，An染成红色，其余染成蓝色．
以Am为顶角顶点的等腰三角形有5个，以Am为底角顶点的等腰三角形有10个；同时以Am，An为顶点的等腰三角形有3个，这些等腰三角形的顶点不同色，且共有(5＋10)×2－3＝27个．
注意到仅有这些等腰三角形的三个顶点不同蓝色，故所求三个顶点同为蓝色的等腰三角形有55－27＝28个． ………………………… 10分
（2）若11个顶点中k个染红色，其余11－k个染蓝色．则这些顶点间连线段(边或对角线)中，两端点染
k(k－1)(11－k)(10－k)
红色的有条，两端点染蓝色的有条，两端点染一红一蓝的有k(11－k)条．并且每条连
22
线段必属于且仅属于3个等腰三角形．
把等腰三角形分4类：设其中三个顶点均为红色的等腰三角形有x1个，三个顶点均为蓝色的等腰三角形有x2个，两个顶点为红色一个顶点为蓝色的等腰三角形有x3个，两个顶点为蓝色一个顶点为红色的等腰三角形有x4个，则按顶点颜色计算连线段，
k(k－1)
3x1＋x3＝3×， ①
2
(11－k)(10－k)
3x2＋x4＝3×， ②
2
2x3＋2x4＝3×k(11－k)， ③
3
由①＋②得 3(x1＋x2)＋x3＋x4＝[k(k－1)＋(11－k)(10－k)]，
2
11
用③代入得 x1＋x2＝[ k(k－1)＋(11－k)(10－k)－k(11－k)]＝(3k2－33k＋110)．
22
1
当k＝5或6时，(x1＋x2)min＝(5×4＋6×5－5×6)＝10．
2
即顶点同色的等腰三角形最少有10个，此时k＝5或6．………… 20分
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2015年全国高中数学联赛江苏赛区初赛试卷（附详细答案）
