1
2020 届高三模拟考试试卷
数 学
(满分 160 分,考试时间 120 分钟)
2020.4
参考公式:
柱体的体积公式:V 柱体=Sh,其中 S 为柱体的底面积,h 为高.
锥体的体积公式:V 锥体=1
3Sh,其中 S 为锥体的底面积,h 为高.
一、 填空题:本大题共 14 小题,每小题 5 分,共 70 分.
1. 已知集合 A={1,4},B={a-5,7}.若 A∩B={4},则实数 a 的值是________.
2. 若复数 z 满足z
i=2+i,其中 i 是虚数单位,则 z 的模是________.
(第 4 题)
3. 在一块土地上种植某种农作物,连续 5 年的产量(单位:吨)分别为 9.4,9.7,9.8,
10.3,10.8,则该农作物的年平均产量是________吨.
4. 如图是一个算法流程图,则输出 S 的值是________.
5. “石头、剪子、布”是大家熟悉的二人游戏,其规则是:在石头、剪子和布中,二人
各随机选出一种,若相同则平局;若不同,则石头克剪子,剪子克布,布克石头,甲、乙两
人玩一次该游戏,则甲不输的概率是________.
6. 在△ABC 中,已知 B=2A,AC= 3BC,则 A 的值是________.
7. 在等差数列{an}(n∈N*)中,若 a1=a2+a4,a8=-3,则 a20 的值是________.
(第 8 题)
8. 如图,在体积为 V 的圆柱 O1O2 中,以线段 O1O2 上的点 O 为顶点,上下底面为底面
的两个圆锥的体积分别为 V1,V2,则V1+V2
V 的值是________.
9. 在平面直角坐标系 xOy 中,双曲线x2
a2-y2
b2=1(a>0,b>0)的左顶点为 A,右焦点为2
F,过 F 作 x 轴的垂线交双曲线于点 P,Q.若△APQ 为直角三角形,则该双曲线的离心率是
________.
10. 在平面直角坐标系 xOy 中,点 P 在直线 y=2x 上,过点 P 作圆 C:(x-4)2+y2=8
的一条切线,切点为 T.若 PT=PO,则 PC 的长是________.
11. 若 x>1,则 2x+ 9
x+1+ 1
x-1的最小值是________.
12. 在平面直角坐标系 xOy 中,曲线 y=ex 在点 P(x0,ex0)处的切线与 x 轴相交于点 A,
其中 e 为自然对数的底数.若点 B(x0,0),△PAB 的面积为 3,则 x0 的值是________.
13. 如图(1)是第七届国际数学教育大会(ICME7)的会徽图案,它是由一串直角三角形演
化 而 成 的 ( 如 图 (2)) , 其 中 OA1 = A1A2 = A2A3 = … = A7A8 = 1 , 则 A6A7→
· A7A8→
的 值 是
________.
14. 设函数 f(x)={|log2x-a|,0<x ≤ 4,
f(8-x),4<x<8. 若存在实数 m,使得关于 x 的方程 f(x)=m 有
4 个不相等的实根,且这 4 个根的平方和存在最小值,则实数 a 的取值范围是________.
二、 解答题:本大题共 6 小题,共 90 分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或
演算步骤.
15. (本小题满分 14 分)
在平面直角坐标系 xOy 中,已知向量 a=(cos α,sin α),b=(cos(α+
π
4 ),sin(α+
π
4 )),其中 0<α<
π
2 .
(1) 求(b-a)·a 的值;
(2) 若 c=(1,1),且(b+c)∥a,求 α 的值.
16.(本小题满分 14 分)
如图,在直三棱柱 ABCA1B1C1 中,CA=CB,点 P,Q 分别为 AB1,CC1 的中点.求证:
(1) PQ∥平面 ABC;
(2) PQ⊥平面 ABB1A1.34
17. (本小题满分 14 分)
如图,在平面直角坐标系 xOy 中,已知圆 C:(x-3)2+y2=1,椭圆 E:x2
a2+y2
b2=1(a>b>
0)的右顶点 A 在圆 C 上,右准线与圆 C 相切.
(1) 求椭圆 E 的方程;
(2) 设过点 A 的直线 l 与圆 C 相交于另一点 M,与椭圆 E 相交于另一点 N.当 AN=12
7 AM
时,求直线 l 的方程.5
18. (本小题满分 16 分)
某公园有一块边长为 3 百米的正三角形 ABC 空地,拟将它分割成面积相等的三个区域,
用来种植三种花卉.方案是:先建造一条直道 DE 将△ABC 分成面积之比为 2∶1 的两部分(点
D,E 分别在边 AB,AC 上);再取 DE 的中点 M,建造直道 AM(如图).设 AD=x,DE=
y1,AM=y2(单位:百米).
(1) 分别求 y1,y2 关于 x 的函数关系式;
(2) 试确定点 D 的位置,使两条直道的长度之和最小,并求出最小值.6
19. (本小题满分 16 分)
若函数 f(x)在 x0 处有极值,且 f(x0)=x0,则称 x0 为函数 f(x)的“F 点”.
(1) 设函数 f(x)=kx2-2ln x(k∈R).
① 当 k=1 时,求函数 f(x)的极值;
② 若函数 f(x)存在“F 点”,求 k 的值;
(2) 已知函数 g(x)=ax3+bx2+cx(a,b,c∈R,a≠0)存在两个不相等的“F 点”x 1,x2,
且|g(x1)-g(x2)|≥1,求 a 的取值范围.7
20. (本小题满分 16 分)
在等比数列{an}中,已知 a1=1,a4=1
8.设数列{bn}的前 n 项和为 Sn,且 b1=-1,an+bn=-
1
2Sn-1(n≥2,n∈N*).
(1) 求数列{an}的通项公式;
(2) 求证:数列{bn
an }是等差数列;
(3) 是否存在等差数列{cn},使得对任意 n∈N*,都有 Sn≤cn≤an?若存在,求出所有符
合题意的等差数列{cn};若不存在,请说明理由.8
2020 届高三模拟考试试卷
数学附加题(满分 40 分,考试时间 30 分钟)
21. 【选做题】 在 A,B,C 三小题中只能选做两题,每小题 10 分,共 20 分.若多做,
则按作答的前两题计分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
A. (选修 42:矩阵与变换)
已知矩阵 A=[ 0 1
a 0 ]的逆矩阵 A-1=[ 0 2
b 0 ].若曲线 C1:x2
4 +y2=1 在矩阵
A 对应的变换作用下得到另一曲线 C2,求曲线 C2 的方程.
B. (选修 44:坐标系与参数方程)
在极坐标系中,已知曲线 C 的方程为 ρ=r(r>0),直线 l 的方程为 ρcos(θ+
π
4 )= 2.设直
线 l 与曲线 C 相交于 A,B 两点,且 AB=2 7,求 r 的值.
C. (选修 45:不等式选讲)
已知实数 x,y,z 满足 x2
1+x2+ y2
1+y2+ z2
1+z2=2,求证: x
1+x2+ y
1+y2+ z
1+z2≤ 2.9
【必做题】 第 22,23 题,每小题 10 分,共 20 分.解答时应写出必要的文字说明、证
明过程或演算步骤.
22. 小丽在同一城市开的 2 家店铺各有 2 名员工.节假日期间的某一天,每名员工休假
的概率都是1
2,且是否休假互不影响.若一家店铺的员工全部休假,而另一家无人休假,则调
剂 1 人到该店铺维持营业,否则该店就停业.
(1) 求发生调剂现象的概率;
(2) 设营业店铺数为 X,求 X 的分布列和数学期望.
23.我们称 n(n∈N*)元有序实数组(x1,x2,…,xn)为 n 维向量, 为该向量的范
数.已知 n 维向量 a=(x1,x2,…,xn),其中 xi∈{-1,0,1},i=1,2,…,n.记范数为奇
数的 n 维向量 a 的个数为 An,这 An 个向量的范数之和为 Bn.
(1) 求 A2 和 B2 的值;
(2) 当 n 为偶数时,求 An,Bn(用 n 表示).10
2020 届高三模拟考试试卷(七市联考)
数学参考答案及评分标准
1. 9 2. 5 3. 10 4. 5
2 5. 2
3 6.
π
6 7. -15 8. 1
3 9. 2 10. 13 11. 8 12. ln 6
13.
42
7 14. (-∞,1)
15. 解:(1) 因为向量 a=(cos α,sin α),b=(cos(α+
π
4 ),sin(α+
π
4 )),
所以(b-a)·a=a·b-a2(2 分)
=cos αcos(α+
π
4 )+sin αsin(α+
π
4 )-(cos2α+sin2α)(4 分)
=cos(-
π
4 )-1= 2
2 -1.(6 分)
(2) 因为 c=(1,1),所以 b+c=(cos(α+
π
4 )+1,sin(α+
π
4 )+1).
因为(b+c)∥a,所以[cos(α+
π
4 )+1]sin α-[sin(α+
π
4 )+1]cos α=0.(9 分)
于是 sin α-cos α=sin(α+
π
4 )cos α-cos(α+
π
4 )sin α,
从而 2sin(α-
π
4 )=sin
π
4 ,即 sin(α-
π
4 )=1
2.(12 分)
因为 0<α<
π
2 ,所以-
π
4 <α-
π
4 <
π
4 ,于是 α-
π
4 =
π
6 ,即 α=5π
12 .(14 分)
16. 证明:(1) 取 AB 的中点 D,连结 PD,CD.
在△ABB1 中,因为点 P,D 分别为 AB1,AB 中点,
所以 PD∥BB1,且 PD=1
2BB1.
在直三棱柱 ABCA1B1C1 中,CC1∥BB1,CC1=BB1.
因为点 Q 为棱 CC1 的中点,所以 CQ∥BB1,且 CQ=1
2BB1.(3 分)
于是 PD∥CQ,PD=CQ.
所以四边形 PDCQ 为平行四边形,从而 PQ∥CD.(5 分)
因为 CD⊂平面 ABC,PQ⊄平面 ABC,所以 PQ∥平面 ABC.(7 分)
(2) 在直三棱柱 ABCA1B1C1 中,BB1⊥平面 ABC.11
又 CD⊂平面 ABC,所以 BB1⊥CD.
因为 CA=CB,点 D 为 AB 中点,所以 CD⊥AB.(10 分)
由(1)知 CD∥PQ,所以 BB1⊥PQ,AB⊥PQ.(12 分)
因为 AB∩BB1=B,AB⊂平面 ABB1A1,BB1⊂平面 ABB1A1,
所以 PQ⊥平面 ABB1A1.(14 分)
17. 解:(1) 记椭圆 E 的焦距为 2c(c>0).
因为右顶点 A(a,0)在圆 C 上,右准线 x=a2
c与圆 C:(x-3)2+y2=1 相切,
所以{(a-3)2+02=1,
|a2
c -3|=1, 解得{a=2,
c=1. 于是 b2=a2-c2=3,
所以椭圆 E 的方程为x2
4 +y2
3 =1.(4 分)
(2) (解法 1)设 N(xN,yN),M(xM,yM),
显然直线 l 的斜率存在,设直线 l 的方程为 y=k(x-2).
由方程组{y=k(x-2),
x2
4 +y2
3 =1, 消去 y,得(4k2+3)x2-16k2x+16k2-12=0.
所以 xN·2=16k2-12
4k2+3 ,解得 xN=8k2-6
4k2+3.(6 分)
由方程组{y=k(x-2),
(x-3)2+y2=1,消去 y,得(k2+1)x2-(4k2+6)x+4k2+8=0,
所以 xM·2=4k2+8
k2+1 ,解得 xM=2k2+4
k2+1 .(8 分)
因为 AN=12
7 AM,所以 2-xN=12
7 (xM-2),(10 分)
即 12
4k2+3=12
7 · 2
1+k2,解得 k=±1.(12 分)
所以直线 l 的方程为 x-y-2=0 或 x+y-2=0.(14 分)
(解法 2)设 N(xN,yN),M(xM,yM),当直线 l 与 x 轴重合时,不符题意.
设直线 l 的方程为 x=ty+2(t≠0).
由方程组{x=ty+2,
x2
4 +y2
3 =1,消去 x,得(3t2+4)y2+12ty=0,所以 yN=
-12t
3t2+4.(6 分)
由方程组{x=ty+2,
(x-3)2+y2=1,消去 x,得(t2+1)y2-2ty=0,所以 yM= 2t
t2+1.(8 分)
因为 AN=12
7 AM,所以 yN=-12
7 yM.(10 分)
即
-12t
3t2+4=-12
7 · 2t
t2+1,解得 t=±1.(12 分)
所以直线 l 的方程为 x-y-2=0 或 x+y-2=0.(14 分)
18. 解:(1) 因为 S△ADE=2
3S△ABC,△ABC 是边长为 3 的等边三角形,又 AD=x,12
所以 1
2AD·AE·sin
π
3 =2
3(1
2×32×sin
π
3 ),所以 AE=6
x.(2 分)
由{0<AD=x ≤ 3,
0<AE=x
6 ≤ 3,得 2≤x≤3.
(解法 1)在△ADE 中,由余弦定理得 DE2=AD2+AE2-2AD·AE·cos
π
3 =x2+36
x2-6.
所以,直道 DE 的长度 y1 关于 x 的函数关系式为 y1= x2+36
x2-6,x∈[2,3].(6 分)
在△ADM 和△AEM 中,由余弦定理得 AD2=DM2+AM2-2DM·AM·cos∠AMD ①,
AE2=EM2+AM2-2EM·AM·cos(π-∠AMD) ②.(8 分)
因为点 M 为 DE 的中点,所以 DM=EM=1
2DE.
由①+②,得 AD2+AE2=DM2+EM2+2AM2=1
2DE2+2AM2.
所以 x2+(6
x)2=1
2(x2+36
x2-6)+2AM2,所以 AM2=x2
4 + 9
x2+3
2.
所以,直道 AM 的长度 y2 关于 x 的函数关系式为 y2= x2
4 + 9
x2+3
2,x∈[2,3].(10 分)
(解法 2)在△ADE 中,因为DE
→
=AE
→
-AD
→
,
所以 DE
→
2=AE
→
2-2AE
→
·AD
→
+AD
→
2=(6
x)2-2·6
x·xcos
π
3 +x2=x2+36
x2-6.
所以,直道 DE 的长度 y1 关于 x 的函数关系式为 y1= x2+36
x2-6,x∈[2,3].(6 分)
在△ADE 中,因为点 M 为 DE 的中点,所以AM
→
=1
2(AD
→
+AE
→
).(8 分)
所以 AM
→
2=1
4(AD
→
2+AE
→
2+2AD
→
·AE
→
)=1
4(x2+36
x2+6).
所以,直道 AM 的长度 y2 关于 x 的函数关系式为 y2= x2
4 + 9
x2+3
2,x∈[2,3].(10 分)
(2) 由(1)得,两条直道的长度之和为 DE+AM=y1+y2= x2+36
x2-6+ x2
4 + 9
x2+3
2
≥ 2 x2·
36
x2-6+ 2
x2
4 ·
9
x2+3
2(12 分)
= 6+3 2
2 (当且仅当{x2=36
x2,
x2
4 = 9
x2,
即 x= 6时取“=”).(14 分)
答:当 AD= 6百米时,两条直道的长度之和取得最小值( 6+3 2
2 )百米.(16 分)
19. 解:(1) ① 当 k=1 时,f(x)=x2-2ln x(k∈R),13
所以 f′(x)=2(x-1)(x+1)
x (x>0).令 f′(x)=0,得 x=1.(2 分)
列表如下:
x (0,1) 1 (1,+∞)
f′(x) - 0 +
f(x) 极小值
所以函数 f(x)在 x=1 处取得极小值,极小值为 1,无极大值.(4 分)
② 设 x0 是函数 f(x)的一个“F 点”(x0>0).
因为 f′(x)=2(kx2-1)
x (x>0),所以 x0 是函数 f′(x)的零点.
所以 k>0.由 f′(x0)=0,得 kx20=1,x0= 1
k.
由 f(x0)=x0,得 kx20-2ln x0=x0,即 x0+2ln x0-1=0.(6 分)
设 φ(x)=x+2ln x-1,则 φ′(x)=1+2
x>0,
所以函数 φ(x)=x+2ln x-1 在(0,+∞)上单调递增,注意到 φ(1)=0,
所以方程 x0+2ln x0-1=0 存在唯一实数根 1,所以 x0= 1
k=1,得 k=1.
根据①知,k=1 时,x=1 是函数 f(x)的极小值点,所以 1 是函数 f(x)的“F 点”.
综上,实数 k 的值为 1.(9 分)
(2) 因为 g(x)=ax3+bx2+cx(a,b,c∈R,a≠0),
所以 g′(x)=3ax2+2bx+c(a≠0).
因为函数 g(x)存在不相等的两个“F 点”x1 和 x2,
所以 x1,x2 是关于 x 的方程{3ax2+2bx+c=0,
ax3+bx2+cx=x 的两个相异实数根.
由 ax3+bx2+cx=x 得 x=0,ax2+bx+c-1=0.(11 分)
① 当 x=0 是函数 g(x)一个“F 点”时,c=0 且 x=-2b
3a,
所以 a(-2b
3a)2+b(-2b
3a)-1=0,即 9a=-2b2.
又|g(x1)-g(x2)|=|x1-x2|=|-2b
3a-0|≥1,
所以 4b2≥9a2,所以 9a2≤2(-9a).
又 a≠0,所以-2≤a<0.(13 分)
② 当 x=0 不是函数 g(x)一个“F 点”时,
则 x1,x2 是关于 x 的方程{3ax2+2bx+c=0,
ax2+bx+c-1=0 的两个相异实数根.
又 a≠0,所以{2b
3 =b,
c
3=c-1,
解得{b=0,
c=3
2.14
所以 ax2=-1
2,得 x1,2=± - 1
2a.
所以|g(x1)-g(x2)|=|x1-x2|=2 - 1
2a≥1,得-2≤a<0.
综上,实数 a 的取值范围是[-2,0).(16 分)
20. (1) 解:设等比数列{an}的公比为 q,
因为 a1=1,a4=1
8,所以 q3=1
8,解得 q=1
2.
所以数列{an}的通项公式为 an=(1
2)n-1.(3 分)
(2) 证明:由(1)得,当 n≥2,n∈N*时,(1
2)n-1+bn=-1
2Sn-1 ①,
所以(1
2)n+bn+1=-1
2Sn ②,
②-①,得 bn+1-1
2bn=(1
2)n,(5 分)
所以 bn+1
(1
2)n
- bn
(1
2)n-1
=1,即bn+1
an+1-bn
an=1,n≥2,n∈N*.
因为 b1=-1,由①得 b2=0,所以b2
a2-b1
a1=0-(-1)=1,所以bn+1
an+1-bn
an=1,n∈N*.
所以数列{bn
an }是以-1 为首项,1 为公差为等差数列.(8 分)
(3) 解:由(2)得 bn
an=n-2,所以 b n=n-2
2n-1,Sn=-2(an+1 +bn+1 )=-2( 1
2n+n-1
2n )=-
n
2n-1.
假设存在等差数列{cn},其通项 cn=dn+c,使得对任意 n∈N*,都有 Sn≤cn≤an,
即对任意 n∈N*,都有- n
2n-1≤dn+c≤ 1
2n-1 ③.(10 分)
首先证明满足③的 d=0.若不然,d≠0,则 d>0,或 d<0.
(ⅰ) 若 d>0,则当 n>1-c
d ,n∈N*时,cn=dn+c>1≥ 1
2n-1=an,这与 cn≤an 矛盾.
(ⅱ) 若 d<0,则当 n>-1+c
d ,n∈N*时,cn=dn+c<-1.
而 Sn+1-Sn=-n+1
2n + n
2n-1=n-1
2n ≥0,S1=S2<S3<…,所以 Sn≥S1=-1.
故 cn=dn+c<-1≤Sn,这与 Sn≤cn 矛盾.
所以 d=0.(12 分)
其次证明:当 x≥7 时,f(x)=(x-1)ln 2-2ln x>0.
因为 f′(x)=ln 2-1
x>ln 2-1
7>0,所以 f(x)在[7,+∞)上单调递增,
所以当 x≥7 时,f(x)≥f(7)=6ln 2-2ln 7=ln 64
49>0.15
所以当 n≥7,n∈N*时,2n-1>n2.(14 分)
再次证明 c=0.
(ⅲ) 若 c<0 时,则当 n≥7,n>-1
c,n∈N*,Sn=- n
2n-1>-1
n>c,这与③矛盾.
(ⅳ) 若 c>0 时,同(ⅰ)可得矛盾.
所以 c=0.
当 cn=0 时,因为 Sn=1-n
2n-1≤0,an=(1
2)n-1>0,
所以对任意 n∈N*,都有 Sn≤cn≤an.所以 cn=0,n∈N*.
综上,存在唯一的等差数列{cn},其通项公式为 cn=0,n∈N*满足题设.(16 分)16
2020 届高三模拟考试试卷(七市联考)
数学附加题参考答案及评分标准
21. A. 解 : 因 为 AA - 1 = E , 所 以 [ 0 1
a 0 ][ 0 2
b 0 ]= [ 1 0
0 1 ], 即
[ b 0
0 2a ]=[ 1 0
0 1 ].
所以{b=1,
2a=1,解得{a=1
2,
b=1.
所以 A=[ 0 1
1
2 0 ].(4 分)
设 P(x′,y′)为曲线 C1 上任一点,则x′2
4 +y′2=1.
又设 P(x′,y′)在矩阵 A 变换作用下得到点 Q(x,y),
则[ 0 1
1
2 0 ][x′
y′ ]=[x
y ],即[y′
x′
2 ]=[x
y ],所以{y′=x,
x′
2 =y,即{x′=2y,
y′=x,
代入x′2
4 +y′2=1,得 y2+x2=1,
所以曲线 C2 的方程为 x2+y2=1.(10 分)
B. 解:以极点为坐标原点,极轴为 x 轴的正半轴建立平面直角坐标系 xOy,
于是曲线 C:ρ=r(r>0)的直角坐标方程为 x2+y2=r2,
表示以原点为圆心,半径为 r 的圆.(3 分)
由直线 l 的方程 ρcos(θ+
π
4 )= 2,化简得 ρcos θcos
π
4 -ρsin θsin
π
4 = 2,
所以直线 l 的直角坐标方程为 x-y-2=0.(6 分)
记圆心到直线 l 的距离为 d,则 d=|2|
2
= 2.
又 r2=d2+(AB
2 )2,即 r2=2+7=9,所以 r=3.(10 分)
C. 证明:因为 x2
1+x2+ y2
1+y2+ z2
1+z2=2,
所以 1
1+x2+ 1
1+y2+ 1
1+z2=1- x2
1+x2+1- y2
1+y2+1- z2
1+z2=1.(5 分)
由柯西不等式得
( x2
1+x2+ y2
1+y2+ z2
1+z2)( 1
1+x2+ 1
1+y2+ 1
1+z2)≥( x
1+x2+ y
1+y2+ z
1+z2)2,
所以( x
1+x2+ y
1+y2+ z
1+z2)2≤2.
所以 x
1+x2+ y
1+y2+ z
1+z2≤ 2.(10 分)
22. 解:(1) 记 2 家小店分别为 A,B,A 店有 i 人休假记为事件 Ai(i=0,1,2),B 店有
i 人休假记为事件 Bi(i=0,1,2),发生调剂现象的概率为 P,17
则 P(A0)=P(B0)=C02(1
2)2=1
4,
P(A1)=P(B1)=C12(1
2)2=1
2,
P(A2)=P(B2)=C22(1
2)2=1
4.
所以 P=P(A0B2)+P(A2B0)=1
4×1
4+1
4×1
4=1
8.
答:发生调剂现象的概率为1
8.(4 分)
(2) 依题意,X 的所有可能取值为 0,1,2,则
P(X=0)=P(A2B2)=1
4×1
4= 1
16,
P(X=1)=P(A1B2)+P(A2B1)=1
4×1
2+1
2×1
4=1
4.
P(X=2)=1-P(X=0)-P(X=1)=1- 1
16-1
4=11
16.(8 分)
所以 X 的分布列为
X 0 1 2
P 1
16
1
4
11
16
所以 E(X)=2×11
16+1×1
4+0× 1
16=13
8 .(10 分)
23. 解:(1) 范数为奇数的二元有序实数对有(-1,0),(0,-1),(0,1),(1,0),
它们的范数依次为 1,1,1,1,故 A2=4,B2=4.(3 分)
(2) 当 n 为偶数时,在向量 a=(x1,x2,x3…,xn)的 n 个坐标中,要使得范数为奇数,
则 0 的个数一定是奇数,所以可按照含 0 个数为 1,3,…,n-1 进行讨论:
a 的 n 个坐标中含 1 个 0,其余坐标为 1 或-1,共有 C1n·2n-1 个,每个 a 的范数为 n-
1;
a 的 n 个坐标中含 3 个 0,其余坐标为 1 或-1,共有 C3n·2n-3 个,每个 a 的范数为 n-
3;…
a 的 n 个坐标中含 n-1 个 0,其余坐标为 1 或-1,共有 Cn-1n ·2 个,每个 a 的范数为
1;
所以 An=C1n·2n-1+C3n·2n-3+…+Cn-1n ·2,
Bn=(n-1)·C1n·2n-1+(n-3)·C3n·2n-3+…+Cn-1n ·2.(6 分)
因为(2+1)n=C0n·2n+C1n·2n-1+C2n·2n-2+…+Cnn ①,
(2-1)n=C0n·2n-C1n·2n-1+C2n·2n-2-…+(-1)nCnn ②,
①-②
2 得 C1n·2n-1+C3n·2n-3+…=3n-1
2 ,
所以 An=3n-1
2 .(8 分)
(解法 1)因为(n-k)Ckn=(n-k)· n!
k!(n-k)!=n·
(n-1)!
k!(n-1-k)!=nC kn-1,18
所以 Bn=(n-1)·C1n·2n-1+(n-3)·C3n·2n-3+…+Cn-1n ·2
=n(C 1n-1·2n-1+C 3n-1·2n-3+…+Cn-1n-1·2)
=2n(C 1n-1·2n-2+C 3n-1·2n-4+…+Cn-1n-1)
=2n·(3n-1-1
2 )=n·(3n-1-1).(10 分)
(解法 2)
①+②
2 得 C0n·2n+C2n·2n-2+…=3n+1
2 .
因为 kCkn=k· n!
k!(n-k)!=n·
(n-1)!
(k-1)!(n-k)!=nCk-1n-1,
所以 Bn=(n-1)·C1n·2n-1+(n-3)·C3n·2n-3+…+Cn-1n ·2
=n(C1n·2n-1+C3n·2n-3+…+Cn-1n ·2)-[C1n·2n-1+3·C3n·2n-3+…+(n-1)·Cn-1n ·2]
=nAn-n(C 0n-1·2n-1+C 2n-1·2n-3+…+Cn-2n-1·2)
=n·(3n-1
2 -3n-1+1
2 )=n·(3n-1-1).(10 分)