2010年北京大学、香港大学、北京航空航天大学
三校联合自主招生考试试题
（数学部分）
?，求证：sin????tan?．（25分） 2?【解析】 不妨设f(x)?x?sinx，则f(0)?0，且当0?x?时，f?(x)?1?cosx?0．于是
2?f(x)在0?x?上单调增．∴f(x)?f(0)?0．即有x?sinx．
2同理可证g(x)?tanx?x?0． 1．（仅文科做）0???g(0)?0，当0?x??1?g(x)时，g?(x)?．于是在上单调增． ?1?00?x?cos2x22?上有g(x)?g(0)?0．即tanx?x． 2注记：也可用三角函数线的方法求解．
∴在0?x?5?1．（25分） 2【解析】 以正五边形一条边上的中点为原点，此边所在的直线为x轴，建立如图所示的平面
直角坐标系．
⑴当A,B中有一点位于P点时，知另一点位于R1或者R2时有最大P2．AB为边长为1的正五边形边上的点．证明：AB最长为值为PR1；当有一点位于O点时，ABmax?OP?PR1；
Q R1R2O ⑵当A,B均不在y轴上时，知A,B必在y轴的异侧方可能取到最大值（否则取A点关于y轴的对称点A?，有AB?A?B）．
P不妨设A位于线段OR2上（由正五边形的中心对称性，知这样的假设是合理的），则使AB最大的B点必位于线段PQ上．
且当B从P向Q移动时，AB先减小后增大，于是ABmax?AP或AQ； 对于线段PQ上任意一点B，都有BR2≥BA．于是
R2OBQAR1ABmax?R2P?R2Q
由⑴，⑵知ABmax?R2P．不妨设为x．
下面研究正五边形对角线的长．
如右图．做?EFG的角平分线FH交EG于H．
?易知?EFH??HFG??GFI??IGF??FGH?．
5于是四边形HGIF为平行四边形．∴HG?1．
EFFGEH1?5x1．解得x?． ??21x?1HGEx-1H1Gx11I1F由角平分线定理知
?3．AB为y?1?x2上在y轴两侧的点，求过AB的切线与x轴围成面积的最小值．（25分） 【解析】 不妨设过A点的切线交x轴于点C，过B点的切线交x轴于点D，直线AC与直线
BD相交于点E．如图．设B(x1,y1),A(x2,y2)， 且有y2?1?x22,y1?1?x12,x1?0?x2． 由于y???2x，
于是AC的方程为2x2x?2?y2?y；① BD的方程为2x1x?2?y1?y． ②
y?y2,1?x1x2)． 联立AC,BD的方程，解得E(12(x2?x1)2?y2,0)； 对于①，令y?0，得C(2x22?y1,0)． 对于②，令y?0，得D(2x1ACOyEBDx2?y12?y21?x121?x22???于是CD?． 2x12x22x12x21S?ECD?CD(1?x1x2)．不妨设x1?a?0，?x2?b?0，则
211?a21?b2111S?ECD?(?)(1?ab)?(2a?2b???a2b?ab2)
4ab4ab1111 ?(a?b)(2?ab?)≥?2ab?(2?ab?) ③
4ab4ab不妨设ab?s?0，则有
1111111S?ECD?(s3?2s?)?(s3?s?..?s??...?)
2s23??39s???9s????? 6个 9个
12411619161161383≥?16??s??s)???]?8?()?8??)2?3． ④ 239s339333,x2??b??, s?又由当x1?a?时，③，④处的等号均可取到． 3338∴(S?ECD)min?3．
911注记：不妨设g(s)?(s3?2s?)，事实上，其最小值也可用导函数的方法求解．
2s1111由g?(s)?(3s2?2?2)知当0?s2?时g?(s)?0；当?s2时g?(s)?0．
2s33333)上单调减，在(,??)上单调增．于是当s?则g(s)在(0,时g(s)取得最小值． 333
4．向量OA与OB已知夹角，OA?1，OB?2，OP?(1?t)OA，OQ?tOB，0≤t≤1．PQ1在t0时取得最小值，问当0?t0?时，夹角的取值范围．（25分）
5【解析】 不妨设OA，OB夹角为?，则OP?1?t,OQ?2t，令
g(t)?PQ?(1?t)2?4t2?2?(1?t)?2tcos??(5?4cos?)t2?(?2?4cos?)t?1．
1?2cos?1?2x51?2cos?1．而f(x)?在(?,??)上单调增，故?1≤ ≤．
5?4cos?5?4x45?4cos?31?2cos?11?2cos?1?2?当0≤． ≤时，t0??(0,)，解得???5?4cos?35?4cos?523其对称轴为t?当?1≤21?2cos??0时，g(t)在[0,1]上单调增，于是t0?0．不合题意．
5?4cos??2?于是夹角的范围为[,]．
23
?，使得sinx,cosx,tanx,cotx为等差数列．（25分） 2(cosx?sinx)(cosx?sinx)【解析】 不存在；否则有cosx?sinx?cotx?tanx?，
sinxcosxcosx?sinx则cosx?sinx?0或者1?．
sinxcosx22?,,1,1不成等差数列； 若cosx?sinx?0，有x?．而此时224cosx?sinx若1?，有(sinxcosx)2?1?2sinxcosx．解得有sinxcosx?1?2．
sinxcosx11而sinxcosx?sin2x?(0,]，矛盾！
225．（仅理科做）存不存在0?x?
2010年北京大学自主招生数学试题（含详细答案）
