Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh môn Toán Lớp 9 - Năm học 2021-2022 - Sở GD và ĐT Quảng Nam (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh môn Toán Lớp 9 - Năm học 2021-2022 - Sở GD và ĐT Quảng Nam (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THCS TỈNH QUẢNG NAM NĂM HỌC 2021 - 2022 Môn thi: Toán ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 19/4/2022 Câu 1. (4,0 điểm) xx 3 x 2 x 2 x 3 a) Cho biểu thức A , với x 0 và x 1. x 1 x 4 x 3 Rút gọn biểu thức A và tìm x để A x 3. b) Tìm giá trị của tham số m để phương trình x2 2( m 2) xm 2 1 0 có hai nghiệm phân biệt x1, x 2 thỏa mãn x1 x 2 xx 1 2. Câu 2. (4,0 điểm) a) Giải phương trình 2 x 3 x 2(2 xx )(3 )70. (2xyxy )( ) y 2 b) Giải hệ phương trình . 2 2 4x y 2 x 2 y 4 xy 2 Câu 3. (3,0 điểm) Cho tam giác ABC vuông cân tại A, AB = 4cm. Gọi M, N, I lần lượt là trung điểm của các đoạn thẳng BC, AC và BN. Điểm D thuộc đoạn thẳng AM sao cho AM = 4AD. a) Tính diện tích tam giác DMN. b) Chứng minh tam giác DIN vuông cân. Câu 4. (4,0 điểm) Cho tam giác ABC nhọn (AB < AC), nội tiếp trong đường tròn (O). Dựng các đường cao AD, BE, CF của tam giác ABC. Đường thẳng EF cắt đường tròn (O) tại M và N (M, N lần lượt nằm trên cung nhỏ AB, AC). Gọi I là giao điểm của BM và DF, J là giao điểm của CN và DE. a) Chứng minh EB là tia phân giác của DEM. b) Chứng minh AM = AN. c) Chứng minh tứ giác MNJI nội tiếp trong đường tròn. Câu 5. (5,0 điểm) a) Tìm tất cả các số tự nhiên sao cho tổng của số đó với tổng các chữ số của nó bằng 2023. b) Cho ba số thực dương xyz,, thỏa mãn xyz 1. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức x3 1 y 3 1 z 3 1 H . x2 yzy 2 zxz 2 xy HẾT * Thí sinh không được sử dụng tài liệu, cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. * Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
2. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH CẤP TỈNH THCS TỈNH QUẢNG NAM Năm học 2021 - 2022 HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ ĐÁP ÁN Môn: TOÁN (Hướng dẫn chấm này có 07 trang) Câu Đáp án Điểm xx 3 x 2 x 2 x 3 a) Cho biểu thức A , với x 0 và x 1. Rút gọn biểu x 1 x 4 x 3 2,5 thức A và tìm x để A x 3. xxx 3 2 xxxx 2 2 xx (1)2( x 1) x( x 1) 2 0,75 x 1 x 1 x 1 x 1 xx 2 3 ( xx 1)( 3) x 1 0,75 xx 4 3 ( xx 1)( 3) x 1 xx( 1) 2 x 1 x 1 A x 1 0,5 x 1 x 1 x 1 A x 3 xx 1 3 xx 2 0 (x 1)( x 2) 0 x 2 0 x 4. 0,5 Đối chiếu điều kiện suy ra x 4 là giá trị cần tìm. b) Tìm giá trị của tham số m để phương trình x2 2( m 2) xm 2 1 0 có hai 1,5 nghiệm phân biệt x1, x 2 thỏa mãn x1 x 2 xx 1 2. ' (m 2)2 1.( m 2 1) 4 m 3 0,25 3 + Phương trình đã cho có hai nghiệm phân biệt khi ' 0 4m 3 0 m 0,25 Câu 1 4 (4,0 đ) 2 xx1 2 m 1, xx1 2 2( m 2) 0,25 3 5 xx 2( m 2) 0 (vì mm 2 2( m 2) 0 ) 1 2 4 4 2 0,25 xx1 2 m 1 0 Suy ra x1 0, x 2 0. Khi đó x1 x 212 xx xxxx 1212 xx 12 ( xx 12 ) 0 m 1 2 2 2 0,5 m 1 2( m 2) 0 mm 2 3 0 m 1 2( m 2) 0 m 3 Đối chiếu điều kiện suy ra giá trị m cần tìm là m 3. * Cách khác: ' (m 2)2 1( m 2 1) 4 m 3 3 + Phương trình đã cho có hai nghiệm phân biệt khi ' 0 4m 3 0 m 4 2 Vì xx1 2 m 1 0 nên ta có 2 2 2 2 2 xxxx1212 xx 12 () xx 12 xx 12 2 xx 12 () xx 12 2 2 2 2 2 2 2 2 xx1 22 xx 1 2 ()( xx 1 2 xx 1 2 )() xx 1 2  2(m 2) ( m 1) (Giải tìm được giá trị của m, đối chiếu điều kiện để kết luận) Trang 1/7
3. a) Giải phương trình 2 x 3 x 2(2 xx )(3 )70 2,0 2 x 0 Điều kiện: 3x 2 . 0,25 3 x 0 Đặt t 2 x 3 xt (0)2(2)(3) xxt 2 5 0,25 2 t 4 Phương trình đã cho trở thành: t t 12 0 (t = - 4 không thỏa). 0,5 t 3 t 3 2 xx 3 3 (2)(3)2 xx 0,25 x2 x 2 0 0,25 x 1 (thỏa điều kiện) 0,25 x 2 Vậy phương trình đã cho có hai nghiệm x 2, x 1. 0,25 (2xyxy )( ) y 2 b) Giải hệ phương trình . 2 2 2,0 4x y 2 x 2 y 4 xy 2 Cộng vế theo vế hai phương trình ta được: (2xyxy )( ) 4 x2 y 2 2 xy 4 xy 0 (2xyxy )( )(2 xy )2 (2 xy )0 0,25 (2xy )(3 x 2 y 1) 0 2x y 0 hoặc 3x 2 y 1 0 0,5 - Với 2xy 0 y 2 x thay vào phương trình thứ nhất của hệ ta được: 0,5 y 2 x 1. Câu 2 1 3x (4,0 đ) - Với 3xy 2 1 0 y thay vào phương trình thứ nhất của hệ ta được: 2 0,25 x2 6 x 5 0 x 1 hoặc x 5. x 1 y 2 ; x 5 y 8. 0,25 Vậy hệ phương trình đã cho có hai nghiệm: (x ; y ) ( 1;2) và (x ; y ) ( 5;8). 0,25 * Cách khác: (2xyxyy )( ) 2 (2 xyxy )( )2( xy )(2 xy )2 (*) 2 2 2 4xyxyxy 2 2 4 2 (2 xy ) 2( xy ) 2 ab 2 b a 2 Đặt a 2 xybxy , . Hệ phương trình (*) trở thành (1) 2 a 2 b 2 Cộng vế theo vế hai phương trình của hệ (1) ta được: a2 ab a0 a ( a b 1) 0 a 0 hoặc b 1 a 2xy 0 x 1 - Với a 0 b 1, ta có hệ: . xy 1 y 2 - Với b 1 a suy ra a2 2(1 a ) 2 a 2 2 a 0 a 0 hoặc a 2 + a 0 b 1 (đã xét ở trên) 2xy 2 x 5 + a 2 b 3, ta có hệ: . xy 3 y 8 Vậy hệ phương trình đã cho có hai nghiệm: (x ; y ) ( 1;2) và (x ; y ) ( 5;8). Trang 2/7
4. Câu 3 Cho tam giác ABC vuông cân tại A, AB = 4cm. Gọi M, N, I lần lượt là trung (3,0 đ) điểm của các đoạn thẳng BC, AC và BN. Điểm D thuộc đoạn thẳng AM sao cho 3,0 AM = 4AD. a) Tính diện tích tam giác DMN. 1,5 (Hình vẽ phục vụ câu a: 0,25; Hình vẽ phục vụ câu b: 0,25) Gọi H là trung điểm của AM. Suy ra NH AM . 1 0,25 SDMN .NH.DM 2 0,25 BC 4 2 AM = 2 2 (cm) 1 1 3 3 3 2 Ta có: NH CM=  2 2 2 , DM AM  2 2 (cm) 0,5 2 2 4 4 2 1 1 3 2 3 2 0,25 SDMN NH.DM  2  (cm ) 2 2 2 2 * Cách khác: 3 3 3 1 3 1 3 2 + Ta có MD AD SDMN S AMN . .AM.MN= . .2.2 (cm ) 4 4 4 2 4 2 2 b) Chứng minh tam giác DIN vuông cân. 1,5 - Gọi K là trung điểm của AN. + Ta có: IM // KN và IM = KN suy ra tứ giác MNKI là hình bình hành. 0,25 Hơn nữa, IK vuông góc KN nên tứ giác MNKI là hình chữ nhật. AD AK 1 + Lại có KD// CM AM AC 4 0,25 Mà CM AM CM  KD Suy ra 5 điểm M, N, K, D, I cùng nằm trên một đường tròn đường kính KM. 0,25 Mà đường tròn đường kính KM cũng chính là đường tròn đường kính IN. 0,25 Suy ra DN vuông góc với DI. 0 + Lại có DIN DMN 45 nên tam giác DIN vuông cân tại D. 0,25 Trang 3/7
5. Câu 4 Cho tam giác ABC nhọn (AB < AC), nội tiếp trong đường tròn (O). Dựng các (4,0 đ) đường cao AD, BE, CF của tam giác ABC. Đường thẳng EF cắt đường tròn (O) tại 4,0 M và N (M, N lần lượt nằm trên cung nhỏ AB, AC). Gọi I là giao điểm của BM và DF, J là giao điểm của CN và DE. a) Chứng minh EB là tia phân giác của DEM. 1,0 (Hình vẽ phục vụ mỗi câu: 0,25) + Tứ giác ABDE nội tiếp đường tròn nên BED BAD 0,25 + Gọi H là trực tâm của tam giác ABC. Tứ giác AEHF nội tiếp đường tròn nên 0,25 BAD FEH Suy ra BED FEH hay EB là tia phân giác của DEM. 0,25 b) Chứng minh AM = AN. 1,5 Gọi K là giao điểm của OA và EF, ta có tứ giác BCEF nội tiếp nên có 1 0,5 AEF ABC AOC 2 1 Tam giác OAC cân ở O nên 2OAC AOC 1800 OAC 90 0 AOC 0,25 2 0 Do đó AEF OAC 90 OA  MN AM = AN. 0,5 * Cách khác: + Dựng tiếp tuyến Ax của đường tròn (O) tại A. xAB ACB (cùng chắn cung AB). Mà ACB AFN (cùng bù BFE ) xAB AFN Ax//MN. Mà OA vuông góc Ax nên OA vuông góc với MN. Suy ra AM = AN. c) Chứng minh tứ giác MNJI nội tiếp trong đường tròn. 1,5 + Tứ giác AFDC nội tiếp đường tròn nên AFD ACB 1800 0 0,25 + Tứ giác BFEC nội tiếp đường tròn nên BFE ACB 180 Suy ra AFD BFE BFI BFN 0,25 Lại có MBA NBA ( vì chắn hai cung bằng nhau) 0,25 Do đó BFI BFN g.c.g suy ra BI BN,FI FN. Suy ra FB là trung trực của IN hay AB là trung trực IN, do đó AI AN 0,25 Trang 4/7
6. + Hoàn toàn tương tự ta cũng chứng minh được AJ AM. 0,25 Suy ra AM = AN = AI = AJ. Vậy tứ giác MNIJ nội tiếp đường tròn. Câu 5 a) Tìm tất cả các số tự nhiên sao cho tổng của số đó với tổng các chữ số của nó bằng 2023. 3,0 Gọi số n là tự nhiên thỏa đề, S(n) là tổng các chữ số của số n. Theo đề bài ta có n S n 2023. 0,5 Ta có: n > 0, S(n) > 0, do đó 0 S(n) 28 (khi n 1999, S ( n ) 1 9 9 9 28). Suy ra 2023 28 n 2023 hay 1995 n 2023 0,25 Nên n là số có 4 chữ số n abcd => a 1 hoặc a 2 0,25 + Nếu a 1 thì n 1 bcd n S n 1000 bcd 1 b c d 2023 101.b 11 c 2 d 1 1023 0,25 Mà 0 b ; c ; d 9 nên b = 9; 11c+2d=113 => c = 9, d =7 . Suy ra n 1997 0,5 + Nếu a 2 thì n 2 bcd n S n 2000 101 b 11 c 2 d 2 2023 101b 11 c 2 d 21 1,0 b0,11 c 2 d 21 c 1, d 5. Suy ra n 2015 . Vậy có 2 số thỏa mãn đề bài: 1997 và 2015. 0,25 b) Cho ba số thực dương xyz,, thỏa mãn xyz 1. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức x3 1 y 3 1 z 3 1 2,0 H . x2 yzy 2 zxz 2 xy 1 1 (x 1)( yz ) 0,25 x2 yzxxyz( )( xx 2 yzxyz )( ) x3 1 x 3 1 (1)( xxxyz 2 2 1)( ) 0 x2 yzxxyz( ) xx ( 2 yzxyz )( ) 0,5 x3 1 x 3 1 x2 yz xxyz( ) y3 1 y 3 1 z3 1 z 3 1 Tương tự: , y2 zx yxyz( ) z2 xy zxyz( ) 0,25 x3 1 y 3 1 z 3 1 Suy ra H xxyz( )( yxyz )( zxyz ) 1 2 2 2 1 1 1 hay H x y z 0,25 xyz xyz 1 1 1 1 Lại có yz,, zx xy H x2 y 2 z 2 xy yz zx 0,25 x y z x y z 1 H (xy )2 ( yz ) 2 ( zx ) 2 0 0,25 2(x y z ) Dấu bằng xảy ra khi x y z 1 0,25 Vậy minH 0 khi x y z 1. HẾT Ghi chú: Nếu học sinh có cách giải khác đúng thì Ban Giám khảo thảo luận và thống nhất thang điểm cho phù hợp với Hướng dẫn chấm. Trang 5/7
7. HAI CÁCH GIẢI KHÁC CỦA BÀI TOÁN BĐT (Câu 5b) Cách 1 x3 y 3 z 3 1 1 1 P = 2 2 2 2 2 2 xyzyzxzxy xyzyzxzxy = xx(2 yz )()( xyz yy 2 zx )()( yzx zz 2 xy )() zxy 1 1 1 2 2 2 2 2 2 xyz yzx zxy xyzyzxzxy xyz( ) yzx ( ) zxy ( ) 1 1 1 x y z = 2 2 2 2 2 2 (1) xyzyzxzxy xyzyzxzxy xyz() yzx () zxy () 1 1 1 Đặt M = ; N = x2 yzy 2 zxz 2 xy x2 yzy 2 zxz 2 xy xyz( ) xyz ( ) xyz ( )34(xyz ) 34( 3 xyz ) 4 xyz Ta có 2 x yz 2 yz yz x2( y z ) 2 3 9 9 x 33 2 2 4 yzx( ) 4 yzx zxy( ) 4 zxy Tương tự: ; . y2 zx 9 z2 xy 9 Do đó M ≤ 6(x y z ) (2) 9 1 1 13xyz 3 yz3 3 yz y z 1 Ta có: 2 ; x yz 33 x2 yz 33x 3 3 x 3 9 9 1z x 1 1x y 1 Tương tự: ; y2 zx 9 z2 xy 9 Do đó: N ≤ 2(x y z ) 3 (3). Dấu = xảy ra khi x = y = z 9 6(xyz ) 2( xyz ) 3 Từ (1), (2) và (3) suy ra P ≥ (x y z ) 9 9 x y z 133 xyz 1 1 1 = 0 9 3 9 3 3 3 Vậy Hmin = 0  x = y = z = 1. Cách 2 x3 y 3 z 3 1 1 1 Đặt M và N x2 yzy 2 zxz 2 xy x2 yzy 2 zxz 2 xy Ta có H M N x3 y 3 z 3 M . x2 yzy 2 zxz 2 xy 3 3 3 x y z 3 1 1 1 xyz2 yzx 2 zxy 2 xyz 2 2 2 x yzy zxz xy 3 x3 y 3 z 3 x y z x2 yzy 2 zxz 2 xy 3 xyz2 2 2 2 xyz xyz 3 xyz 3 = 2 2 3 xyz 2 x yyzzx 2 xyz 3 xyz 6 2 xyz (dxo y yz zx33 xy2 2 z 2 3) 1 1 1 N x2 yzy 2 zxz 2 xy 2 2 1 1 y z Ta có: xyz (1 yz ) xyz 2 2 x yz x y z Trang 6/7
8. 1 yz 1 zx 1 xy 3 2 xyz Suy ra: N xyz 2 xyz 2 3 xyz 3 2 xyz t3 3 2 t H M N 2 2 2 3 xyz 2 6 2 xyz x y z 3tt 6 18 t 4 3 2 tt5 6 3 21 t 2 18 t 54 t 3 ttt 3 3 12 t 18 0 3ttt2 6 18 2 3 ttt 2 6 18 2 ( đúng do t xyzt, 3 ) Vậy H ≥0, dấu = xảy ra khi t=3 khi đó x=y=z=1. Min H =0 Câu 3c: Cho tam giác nhọn ABC (AB EFC EBD HBD HFD => FC là phân giác của góc EFD, mà FA  FC nên FA là phân giác của góc IFE. Ta có IMA ACB AFE AFI suy ra tứ giác MFAI nội tiếp => AIM AFE AMI => ∆AIM cân tại I => AI = AM (1). Chứng minh tương tự AN = AJ (2). Ta dễ dàng chứng minh được AM = AN nên từ (1) và (2) suy ra AI = AM = AN = AJ => tứ giác ANJI nội tiếp Trang 7/7