Đề thi học sinh giỏi cấp huyện môn Toán Lớp 9 - Năm học 2018-2019 - Phòng GD và ĐT Hoài Nhơn (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi cấp huyện môn Toán Lớp 9 - Năm học 2018-2019 - Phòng GD và ĐT Hoài Nhơn (Có đáp án)

1. UBND HUYỆN HOÀI NHƠN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO Năm học 2018 – 2019 Môn: TOÁN 9 Đề chính thức Ngày thi: 01/12/2018 Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề) Bài 1. (4.0 điểm) 2 3 6 8 4 a) Thu gọn biểu thức: A . 2 3 4 2 2018 b) Cho x . Tính giá trị của biểu thức B 1 2x x2 x3 x 4 . 1 1 2 11 2 1 1 c) Cho x 3 3 22 3 3 2 2 và y 3 17122 3 17 12 2 . Tính giá trị của biểu thức: C x3 y3 3 x y 2018 . Bài 2. (4.0 điểm) a) Tìm các số nguyên dương có hai chữ số, biết số đó là bội của tích hai chữ số của chính số đó. 1 111 b) Chứng minh rằng số tự nhiên A 1.2.3 2017.2018. 1 chia hết cho 2 32017 2018 2019 . Bài 3. (5.0 điểm) 3.1. Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn điều kiện a2 b2 c2 a b 2 b c 2 c a 2 a) Tính a b c , biết rằng ab bc ca 9 . b) Chứng minh rằng: Nếu c a, c b thì c a b . 3.2. Cho ba số dương x, y, z thỏa mãn x 2019 y2019 z 2019 3 . Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: E x2 y2 z 2 . Bài 4. (4.0 điểm) Cho tam giác đều ABC có cạnh bằng a . Hai điểm M , N lần lượt di động trên AM AN hai đoạn thẳng AB, AC sao cho 1. Đặt AM x và AN y . Chứng minh rằng: MB NC a) MN2 x2 y2 xy . b) MN a x y . c) MN luôn tiếp xúc với đường tròn nội tiếp tam giác ABC . Bài 5. (3.0 điểm) Cho tam giác ABC có ba góc nhọn nội tiếp đường tròn O , gọi M là trung điểm của cạnh BC , H là trực tâm của tam giác ABC và K là hình chiếu vuông góc của A trên cạnh KM BC . Tính diện tích của tam giác ABC , biết OM HK và AM 30 cm. 4  HẾT  Trường THCS Đào Duy Từ Năm học 2018 – 2019 GV: Lê Hồng Quốc " Đi rồi sẽ đến " Trang 1
2. ĐÁP ÁN THAM KHẢO Bài 1. (4.0 điểm) 2 3 6 8 4 a) Thu gọn biểu thức: A . 2 3 4 Lời giải. 2 3 6 8 4 2 3 4 2 2 3 4 Ta có: A 1 2 . 2 3 4 2 3 4 2 2018 b) Cho x . Tính giá trị của biểu thức B 1 2x x2 x3 x 4 . 1 1 2 11 2 1 1 Lời giải. 2 2 Ta có: x 2. Thay x 2 vào biểu 1 1 2 2 11 2 1 1 2 11 2 1 1 2018 2 3 4 2018 2018 thức, ta được: B 1 22 2 2 2 122 2 22 4 1 1. c) Cho x 3 3 22 3 3 2 2 và y 3 17122 3 17 12 2 . Tính giá trị của biểu thức: C x3 y3 3 x y 2018 . Lời giải. 3 ● Ta có x 3 3 3 22 3 322 322 3.x 322 6 3x 3 và y3 3 17122 3 17 222 17 12 2 3.y 17 122 34 3y ● Cộng vế theo vế, ta được: x 3 y3 40 3x 3y x3 y3 3 x y 2018 2058 .  Vậy C 2058 khi x 3 3 22 3 3 2 2 và y 3 17122 3 17 12 2 . Bài 2. (4.0 điểm) a) Tìm các số nguyên dương có hai chữ số, biết số đó là bội của tích hai chữ số của chính số đó. Lời giải. Gọi số cần tìm là ab , theo đề, ta có 10a b k a b . (Trong đó: 1 a,b 9 và a,,bk ). 10 10 1010 1 Suy ra b . Vì 1 b 9 1 9 k 10. k.a 11 1 k k 9 a a a a 101 k 10 9 a 1 55  Từ  k ;2; ;5;10 . 1 a 3 2  10 : k a a 1 a 3 1 5 a. 3k 5 3 8 ● Nếu k  k (không thỏa) hoặc k 2 (thỏa)  ab 36 . a 3 b 6 3 b 6 b 6 Trường THCS Đào Duy Từ Năm học 2018 – 2019 GV: Lê Hồng Quốc " Đi rồi sẽ đến " Trang 2
3. a 1 1 a. k 2 1 ● Nếu k 2  k 3 (thỏa)  ab 15 . a b 5 b 5 a 1 a 2 1 5 a. 2k 5 2 7 ● Nếu k  k (không thỏa) hoặc k 3 (thỏa)  ab 24 . a 2 b 4 2 b 4 b 4 a 1 1 a. k 5 1 ● Nếu k 5  k 6 (thỏa)  ab 12 . a b 2 b 2 a 1 1 a. k 10 1 ● Nếu k 10  k 11 (thỏa)  ab 11. a b 1 b 1 Vậy ab 11;12;15;24;36. 1 111 b) Chứng minh rằng số tự nhiên A 1.2.3 2017.2018. 1 chia hết cho 2 32017 2018 2019 . Lời giải. 1 11 Ta có B 1.2.3 n . 1 là số tự nhiên. Thật vậy 23 n ● Với n 1 thì B 1  đúng. ● Với n 2 thì B 3  đúng. 1 11 ● Giả sử đúng khi n k , nghĩa là B 1.2.3 k . 1 . 23 k 1 11 ● Cần chứng minh đúng khi n k 1, nghĩa là B 1.2.3 k 1.1 . 23k 1 1 11 111 Ta có 1.2.3 k 1.1 1.2.3 1 . k 1 1.2.3 k . 2 3k 1 23 k 1 11 1.2.3 1 23 k Có k 1  B . 1.2.3 k 1 11 Vậy 1.2.3 n . 1 là số tự nhiên. 23 n 1 11 1 1 Suy ra, với n 2k thì 1.2.3 2k . 1 và 1.2 k . 1 là các số tự nhiên 2 32k 2 k 1 11  . k 1 k 2 2k cũng là các số tự nhiên. k 1 k 22k 1 1 ● Áp dụng các chứng minh ta có: 1.2 1009. 1 và 2 1009 1 11 .1010.1011 2018 cũng là các số tự nhiên. 1010 10112018 Trường THCS Đào Duy Từ Năm học 2018 – 2019 GV: Lê Hồng Quốc " Đi rồi sẽ đến " Trang 3
4. 1011 3 Ta có  1010.1011 1342 2018 2019 1342 673 1 1  1.2 1009. 1 .1010.1011 1342 2018 2019 . 2 1009 33 Và  1.2.3 673 1009 2019 673 673 1 11  1.2 1009. .1010.1011 2018 2019 . 1010 1011 2018 1 111  Vậy số tự nhiên A 1.2.3 2017.2018. 1 chia hết cho 2019 . 2 32017 2018 Bài 3. (5.0 điểm) 3.1. Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn điều kiện a2 b2 c2 a b 2 b c 2 c a 2 a) Tính a b c , biết rằng ab bc ca 9 . Lời giải. Từ a2 b2 c2 a b 2 b c 2 c a 2  a2 b2 c2 2 ab bc ca 4 ab bc ca . Mà ab bc ca 9 nên a b c 2 36 a, b,c 0 a b c 6 . b) Chứng minh rằng: Nếu c a, c b thì c a b . Lời giải. Ta có a2 b2 c2 a b 2 b c 2 c a 2 c a b 2 4ab . Không mất tính tổng quát, giả sử: c a b . Khi đó, ta có: c a b 2b 1 2 2 c a b 4ab 4 b . c a b 2b 2 ● 1 c a b 0  c a b . ● 1 c a b 2b c a b 0 , mà c a 0 suy ra vô lí.  Vậy: nếu c a, c b thì c a b . 3.2. Cho ba số dương x, y, z thỏa mãn x 2019 y2019 z 2019 3 . Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: E x2 y2 z 2 . Lời giải. Cách 1. ● Áp dụng bất đẳng thức COSI ta có các đánh giá sau: 2019 2019 2 x x 1 1 1 1 2019x . Dấu " " xảy ra khi x 1. 2017so 1 2019 2019 2 y y 1 1 1 1 2019y . Dấu " " xảy ra khi y 1. 2017so 1 20192019 2 z z 1 1 1 1 2019z . Dấu " " xảy ra khi z 1. 2017so 1 2019 2019 2019 ● Khi đó: 6 x 2019 y 2019 z 2019 6051 2019 x2 y2 z 2 x y z  3 x2 y2 z 2 3 . Dấu " " xảy ra khi x y z 1.  Vậy E đạt giá trị lớn nhất bằng 3 khi x y z 1. Cách 2. ● Áp dụng bất đẳng thức COSI ta có các đánh giá sau: Trường THCS Đào Duy Từ Năm học 2018 – 2019 GV: Lê Hồng Quốc " Đi rồi sẽ đến " Trang 4
5. 2019 3 2019 3 2019 3 x 1 1 1 1 673x ; y 1 1 1 1 673y và z 1 1 1 1 673z 672so 1 672so 1 672so 1 2019 2019 2019 x 1 1 1 1 2019x ; y 1 1 1 1 2019y và z 1 1 1 1 2019z 2018so 1 2018so 1 2018so 1 2019 2019 2019 ● Khi đó: x 2019 y2019 z 2019 2016 673 x3 y3 z 3 x y z  3 x3 y3 z 3 3 . Dấu " " xảy ra khi x y z 1. 20192019 2019 x 2019 y2019 z 2019 6054 2019 x y z x y z  3 x y z 3 . Dấu " " xảy ra khi x y z 1. COSI ● Suy ra 6 x 3 x y3 y z3 z 2 x2 y2 z2  x2 y2 z 2 3 . x 3 x Dấu " " xảy ra khi y3 y x y z 1. 3 z z  Vậy E đạt giá trị lớn nhất bằng 3 khi x y z 1. Cách 3. (Sử dụng BĐT HOLDER) ● Áp dụng bất đẳng thức HOLDER, ta có 2019 x 2019 y2019 z 2019 x2019 y 2019 z 2019 3 2017 x 2 y2 z 2 2019 2019 2019 2019 x  y z  3 32019 x 2 y2 z 2  3 x2 y2 z 2 . Dấu bằng xảy ra khi x y z 1.  Vậy E đạt giá trị lớn nhất bằng 3 khi x y z 1. Bài 4. (4.0 điểm) Cho tam giác đều ABC có cạnh bằng a . Hai điểm M , N lần lượt di động trên AM AN hai đoạn thẳng AB, AC sao cho 1. Đặt AM x và AN y . Chứng minh rằng: MBNC a) MN2 x2 y2 xy . b) MN a x y . c) MN luôn tiếp xúc với đường tròn nội tiếp tam giác ABC . Lời giải. AM AN AN a 1 1 x AMAN MBNC NC x a x 2 ● Vì 1   x y a . MBNC ANAM AM y a y a 1 1 y NC MB MB 2 Không mất tính tổng quát ta giả sử AM AN . Kẻ MH  AC như hình vẽ bên. AM Khi đó, ta có AH AM.cos60 . 2 a) Áp dụng định lí PYTAGO, ta có:  MN2 MH2 HN2 AM2 AH2 AN AH 2 AM2 AN2 2 AN. AH AM 2 AN2 AM. AN x 2 y2 xy x y 2 3xy .  Vậy MN2 x2 y2 xy x y 2 3xy 1 b) Theo đề, ta có: AMAN ABAC  1 1 1 1 MBNCMBNC Trường THCS Đào Duy Từ Năm học 2018 – 2019 GV: Lê Hồng Quốc " Đi rồi sẽ đến " Trang 5
6. a a 3 a2 a x y a2 3a2 3a x y 3xy  a2 2a x y 3xy 2 a x a y Thay 2 vào 1 ta được: MN 2 x y 2 2a x y a2 x y 2 2a x y a2 a x y 2  Vậy MN a x y a x y (vì x y a ). c) Gọi K, E lần lượt là trung điểm của AB, AC . D là tâm đường tròn nội tiếp ABC . a 3 a a Kẻ DI  MN I MN . Khi đó ta dễ dàng tính được: DK DE ; MK x; NE y . 6 2 2 a a Ta có KM NE x y MN và 2 ax ay 3xy a a x y . 2 2 KD.MK KE.NE AH.AN ● S 2S S S S DK.AK DMN AKD MKD NED AMN 2 2 2 DK.MN AH.AN a2 3 a 3 x 3y DK.AK . a x y 2 4 12 12 4 3 3 a 3 DK.MN a2 a a x y 3xy ax ay 3xy . a x y . 12 12 12 2 DI. MN DK.MN  Do đó  DI DK . Suy ra DI là bán kính đường tròn nội tiếp, mà 2 2 MN  DI  MN là tiếp tuyến của đường tròn. Bài 5. (3.0 điểm) Cho tam giác ABC có ba góc nhọn nội tiếp đường tròn O , gọi M là trung điểm của cạnh BC , H là trực tâm của tam giác ABC và K là hình chiếu vuông góc của A trên cạnh KM BC . Tính diện tích của tam giác ABC , biết OM HK và AM 30 cm. 4 Lời giải. ● Gọi D là trung điểm của AC . Ta chứng minh được AHB  MOD (3 cặp cạnh song song) AH AB 2  HG 2OG . OM MD ● Gọi G là giao điểm của AM và OH . Ta chứng minh được AGH  MGO g g AG HG AH 2  AH 2OM . GM GO OM ● Dễ dàng chứng minh được tứ giác IMKH là hình chữ nhật (hình bình hành có 1 góc vuông). HO KM  HO 4OM , suy ra 3OG 4OM . ● Áp dụng định lý PYTAGO trong tam giác vuông OGM , ta có: 16 AM 2 OM 2 OG 2 GM 2 OM 2 OM 2 5OM AM  OM 6 cm . 9 9 Khi đó OH 24 cm; AH 12 cm; AK 18 cm . Ta có OC OA OH 2 AH 2 12 5 , từ đó tính được BC 2MC 2 OC 2 OM 2 12 19 . AK.BC 18.12 19 2  Vậy S ABC 108 19 cm . 2 2 Trường THCS Đào Duy Từ Năm học 2018 – 2019 GV: Lê Hồng Quốc " Đi rồi sẽ đến " Trang 6