每日一题[2310]PQR与消元

已知 $a,b,c\in\mathbb{R}$,若 $a^2+b^2+c^2=1$,且 $\left(a-1\right)\left(b-1\right)\left(c-1\right)=abc$,则下列结论中正确的是(       )

A.$a+b+c=1$

B.$ab+bc+ca<1$

C.$c$ 的最大值为 $1$

D.$a$ 的最小值为 $-1$

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题拍拍征解问题[30]

平面上给定三个圆,求作正三角形,使得三角形的三个顶点分别位于给定的三个圆上.

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题拍拍征解问题[29](已解决)

若 $1+\dfrac 12+\dfrac 13+\cdots+\dfrac 1{2016}=\dfrac ab$,其中 $a,b$ 为互质的正整数,求证:$2017^2\mid a$.


2021年7月1日,by xixiggg:

记 $p=2017$,其为素数.由于\[\displaystyle \sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac 1 t=\dfrac 1 2\sum\limits_{t=1}^{p-1}\left(\dfrac 1 t+\dfrac{1}{p-t}\right)=\dfrac 1 2\sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac{p}{t(p-t)}=\dfrac p 2\sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac{1}{t(p-t)},\]于是,我们只需证:$\displaystyle \sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac{1}{t(p-t)}$ 化为最简分数后分子为 $p$ 的倍数. 注意到 $t(p-t)$ 与 $p$ 互素,其中 $t=1,\cdots ,p-1$,所以只需证\[\displaystyle \sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac{1}{t(p-t)}\equiv 0\pmod p,\]其中,对 $p+x$,$\dfrac 1 x$ 为 $x$ 的数论倒数.事实上,有\[\displaystyle \sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac{1}{t(p-t)}\equiv\sum\limits_{t=1}^{p-1}\dfrac{1}{-t^2}\equiv -\sum\limits_{t=1}^{p-1}\left(\dfrac 1 t\right)^2\equiv -\sum\limits_{t=1}^{p-1}t^2,\]这是因为 $\dfrac 1 t$($1\leqslant t\leqslant p-1$)与 $t$($1\leqslant t\leqslant p-1$)均构成模 $p$ 的缩系,所以\[\displaystyle \sum\limits_{t=1}^{p-1}\left(\dfrac 1 t\right)^2\equiv \sum\limits_{t=1}^{p-1}t^2 \equiv -\dfrac 1 6(p-1)\cdot p\cdot (2p-1)\equiv 0 \pmod p.\]至此,结论获证.

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题拍拍征解问题[28](已解决)

求证:不存在正整数 $a_1<a_2<a_3$,$b_1>b_2>b_3$,使得\[2^{a_1}+3^{b_1}=2^{a_2}+3^{b_2}=2^{a_3}+3^{b_3}.\]


2021年7月1日,by xixiggg:

$s=2^a+3^b$,其中 $s,a,b\in \mathbb{N}^{\ast}$.固定 $s$,考虑关于 $a,b$ 的不定方程\[2^a+3^b=s.\]$2^a\geqslant 3^b$,则 $\dfrac s 2\leqslant 2^a\leqslant s-1$,因为 $s-1<2\cdot \dfrac s2$,满足该式的 $a$ 至多一个.从而满足 $2^a\geqslant 3^b$ 的不定方程的正整数解 $(a,b)$ 至多一组.
$2^a<3^b$,则 $\dfrac s 2\leqslant 3^b\leqslant s-1$,因为 $s-1<3\cdot \dfrac s2$,满足该式的 $b$ 至多一个.从而满足 $2^a<3^b$ 的不定方程的正整数解 $(a,b)$ 至多一组.
因此,不定方程至多有两组正整数解,由此立得原题结论成立.

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每日一题[2309]谷底三角形

设 $n\in\mathbb{N}^{\ast}$,函数 $f_1\left(x\right)=x{\rm e}^x$,$f_2\left(x\right)=f_1^\prime\left(x\right)$,$f_3\left(x\right)=f_2^\prime\left(x\right)$,$\dots$,$f_{n+1}\left(x\right)=f_n^\prime\left(x\right)$,曲线 $y=f_n\left(x\right)$ 的最低点为 $P_n$,$\triangle P_nP_{n+1}P_{n+2}$ 的面积为 $S_n$,则(       )

A.$\left\{S_n\right\}$ 是常数列

B.$\left\{S_n\right\}$ 不是单调数列

C.$\left\{S_n\right\}$ 是递增数列

D.$\left\{S_n\right\}$ 是递减数列

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题拍拍征解问题[27]

设 $a_i>0$,且 $a_1a_2\cdots a_n=1$,求 $k_n$ 的最小值,使得恒有\[\dfrac{a_1a_2}{(a_1^2+a_2)(a_1+a_2^2)}+\dfrac{a_2a_3}{(a_2^2+a_3)(a_2+a_3^2)}+\cdots+\dfrac{a_na_1}{(a_n^2+a_1)(a_n+a_1^2)}\leqslant k_n.\]

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题拍拍征解问题[26]

已知 $n\geqslant 2$ 是正整数,圆周上有 $3n$ 个点,现有甲、乙两人对其进行 $n$ 次操作,每次操作为:首先,甲选择不相连的亮点,用线段连接这两个点;随后乙选择一个未被标记的点,将其标记.证明:无论乙怎么做,甲总能使最终连出的 $n$ 条线段中,恰有一个端点被标记的线段有至少 $\dfrac{n-1}6$ 条.

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每日一题[2308]花落谁家

在三棱锥 $S-ABC$ 中,$\triangle ABC$ 为正三角形,设二面角 $S-AB-C$,$S-BC-A$,$S-CA-B$ 的平面角的大小分别为 $\alpha,\beta,\gamma$,且 $\alpha,\beta,\gamma\neq\dfrac{\pi}{2}$,则下列结论正确的是(       )

A.$\dfrac{1}{\tan\alpha}+\dfrac{1}{\tan\beta}+\dfrac{1}{\tan\gamma}$ 的值可能是负数

B.$\alpha+\beta+\gamma<\dfrac{3\pi}{2}$

C.$\alpha+\beta+\gamma>\pi$

D.$\dfrac{1}{\tan\alpha}+\dfrac{1}{\tan\beta}+\dfrac{1}{\tan\gamma}$ 的值恒为正数

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题拍拍征解问题[25](已解决)

已知 $xy+yz+zx=-1$,求证:$x^2+y^2+z^2+x+y+z\geqslant 1-\sqrt 3$.


2021年7月1日,by xixiggg:

记 $s=x+y+z$,则\[x^2+y^2+z^2=(x+y+z)^2-2(xy+yz+zx)=s^2+2,\]于是,\[x^2+y^2+z^2+x+y+z=s^2+s+2=\left(s+\dfrac 1 2\right)^2+\dfrac 7 4\geqslant \dfrac 7 4\geqslant 1-\sqrt{3},\]命题得证.

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每日一题[2307]分离变量

已知函数 $f(x)={\rm e}^x-ax^2$($a$ 为常数),则下列结论正确的有(       )

A.若 $f(x)$ 有 $3$ 个零点,则 $a$ 的范围为 $\left(\dfrac{{\rm e}^2}4,+\infty\right)$

B.$a=\dfrac{\rm e}2$ 时,$x=1$ 是 $f(x)$ 的极值点

C.$a=\dfrac12$ 时,$f(x)$ 的零点 $x_0$ 满足 $-1<x_0<-\dfrac12$

D.$a=1$ 时,$f(x)\geqslant0$ 恒成立

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