2021 年北京市海淀区高三模拟试卷(一)
数学
本试卷满分 150 分,考试时间 120 分钟.
第一部分(选择题共 40 分)
一、选择题:本大题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分,在每小题给出的四个选项
中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知集合 1 0 ,A x x B x x a ∣ ∣
.若 A B R ,则实数 a 的值可以为( )
A.2 B.1 C.0 D.-2
2.下列函数中,在区间 (0, ) 上不是单调函数的是( )
A. y x B. 2y x
C. y x x D. 1y x
3.已知等差数列 na 的前 n 项和为 nS .若 3 3S a ,且 3 0a ,则 4
3
S
S
( )
A.1 B. 5
3 C. 8
3 D.3
4.不等式 1 1x
成立的一个充分不必要条件是( )
A. 10 2x B. 1x
C. 0 1x D. 0x
5.如图,角 以Ox 为始边,它的终边与单位同O 相交于点 P ,且点 P 的橫坐标为 3
5
,则
sin 2
的值为( )
A. 3
5
B. 3
5 C. 4
5
D. 4
5
6.如图,网格纸上小正方形的边长为 1,粗实线画出的是某几何体的三视图,则该几何体的体
积为( )
A. 2
3
B. 4
3
C. 2 D. 2 5
7.在四边形 ABCD 中, / / , ( ,AB CD AC AB AD )R .者 3 ,2
则
CD
AB
( )
A. 1
3 B. 1
2 C.1 D. 2
8.已知函数 3 2 2 .f x x x x k 若存在实数 0x ,使得 0 0f x f x 成立,则实数 k
的取值范围是( )
A. 1, B. , 1
C. 0, D. ,0
9.一个盒中装有大小相同的 2 个黑球,2 个白球,从中任取一球,若是白球则取出来,若是黑
球则放回盒中,直到把白球全部取出,则在此过程中恰有两次取到黑球的概率为( )
A. 37
216 B. 37
72
C. 2
9 D. 2
27
10.设集合 A 是集合 *N 的子集,对于 *,i N 定义 i A 1, , :
0, .
i A
i A
给出下列三个结论
①存在 *N 的两个不同子集 ,A B ,使得任意 *i N 都满足 0i A B 且 1i A B ;
②任取 *N 的两个不同子集 ,A B ,对任意 *i N 都有 i i iA B A B ;
③任取 *N 的两个不同子集 ,A B ,对任意 *i N 都有 i i iA B A B .
其中所有正确结论的序号是( )
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
第二部分(非选择题共 110 分)
二、填空题:本大题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分.把答案填在题中的機线上.
11.已知向量 1,2 , 3, ,a b t 且 / / ,a b
则 t _______.
12.函数 6f x x x 的零点个数为_______.
13.如图,网格纸上小正方形的边长为 1,从 A,B,C,D 四点中任取两个点作为向量b
的始
点和终点,则 a b 的最大值为_______.
14.已知数列 na 的通项公式为 ln .na n 若存在 p R ,使得 na pn 对任意的 *n N 都成立,
则 p 的取值范围为_______.
15.已知函数 2sin , 2cosf x x g x x ,其中 0 , , ,A B C 是这两个函数图像的
交点,且不共线.
①当 1 时, ABC 面积的最小值为_______.
②若存在 ABC 是等腰直角三角形,则 的最小值为_______.
三、解答题:本大题共 6 小题,共 85 分,解答应写出必要的文字说明、证明过程或
演算步骤.
16.(本小题满分 14 分)
在① 1 4 23,a a S ,② 3 2 5 3 1,a b a b b ,③ 1 2 2 22, 3a b a S 这三个条件中任选一
个,补充在下面问题中,若问题中的 存在,求 的最小值;若 不存在,说明理由.
设数列 na∣为等差数列, nS 是数列 nb 的前 n 项和,且_______,
*
3 18, 2 2,n nb b b n n N
.记
2
1
logn
n n
c a b
, nT 为数列 nc 的前 n 项和,是否存在实
数 ,使得对任意的 *n N 都有 ?nT
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
17.(本小题满分 14 分)
如图,在四棱锥 P ABCD 中,底面 ABCD 为菱形, 60 ,ABC PB PC ,E 为线段 BC
的中点, F 为线段 PA 上的一点.
(1)证明:平面 PAE 平面 BCP ;
(2)若 2
2PA AB PB ,二面角 A BD F 的余弦值为 3 ,5
求 PD 与平面 BDF 所成角的
正弦值.
18.(本小题满分 14 分)
根据某水文观测点的历史统计数据,得到某河流水位 X (单位:米)的频率分布直方图如下.将
河流水位在[20,22),[22,24),[24,26),[26,28),[28,30),[30,32),[32,34]段内的频率作为相应
段的概率,并假设每年河流水位变化互不影响.
(1)求未来 4 年中,至少有 2 年河流水位 26,30X 的概率(结果用分数表示);
(2)已知该河流对沿河 A 工厂的影响如下:当 X [20,26)时,不会造成影响;当 26,30x
时,损失 50000 元;当 30,34X 时,损失 300000 元,为减少损失,现有三种应对方案:
方案一:不采取措施;
方案二:防御不超过 30 米的水位,需要工程费用 8000 元;
方案三:防御 34 米的最高水位,需要工程费用 20000 元.
试问哪种方案更好,请说明理由.
19.(本小题满分 14 分)
已知椭圆 C 的中心在原点, 1,0F 是它的一个焦点,直线 1l 过点 F 与椭圆C 交于 ,A B 两点,
当直线 1l x 轴时, 1 .2OA OB
(1)求椭圆C 的标准方程;
(2)设椭圆的左顶点为 P , ,PA PB 的延长线分别交直线 2 : 2l x 于 ,M N 两点,证明:以 MN
为直径的圆过定点.
20.(本小题满分 15 分)
已知函数 ln
x
xf x e
.
(1)判断函数 f x 在区间(0,1)上的单调性,并说明理由;
(2)求证: 1 .2f x
21.(本小题满分 14 分)
已知集合 *M N ,且 M 中的元素个数 n 大于等于 5.若集合 M 中存在四个不同的元素
, , ,a b c d ,使得 ,a b c d 则称集合 M 是“关联的”,并称集合 , , ,a b c d 是集合 M 的“关
联子集”;若集合 M 不存在“关联子集”,则称集合 M 是“独立的”.
(1)分别判断集合{2,4,6,8,10}与{1,2,3,5,8}是“关联的”还是“独立的”?若是“关
联的”,写出其所有的“关联子集”;
(2)已知集合 1 2 3 4 5, , , ,M a a a a a 是“关联的”,且任取集合 ,i ja a M∣ ,总存在 M 的“关
联子集" A ,使得 , .i ja a A 若 1 2 3 4 5 ,a a a a a 求证: 1 2 3 4 5, , , ,a a a a a 是等差数列;
(3)若集合 M 是“独立的”,求证:存在 x M ,使得
2 9
4
n nx .
1
2
3
4
5
6 7
8 9
10
D D C A B B B A A A
1.D【解析】本题考查集合的并集运算.由题意得,集合 { 1}A x x ∣ ,若 A B R ,则
1a ,结合各选项知 a 的值可以为 2 ,故选 D.
【方法点拨】无限数集的运算可借助数轴直观求解.
2.D【解析】本题考查函数的单调性.函数 2, ,y x y x y x x 在 (0, ) 上都是增函数,
故选项 A,B,C 错误;函数 | 1|y x 在 (0,1) 上单调递减, (1, ) 上单调递增,故选 D.
【规律总结】判断函数的单调性可利用图象,或根据定义作出结论
3.C【解析】本题考查等差数列.设等差数列 na 的公差为 d ,
3 3 1 1, 3 3 2S a a d a d ,即 1 12 0d a a ,则 4 1 1
3 1 1
4 6 8 8
3 3 3 3
S a d a
S a d a
,故选
C.
利用等差数列的通项公式及求和公式得出数列 na 的首项与公差的关系式是解题的关键.
4.A【解析】本题考查不等式的解法、充分条件与必要条件的判断,不等式 1 1 0 1xx
则
10 2x 是 1 1x
成立的一个充分不必要条件,故选 A.
【举一反三】小范围可以推出大范围,大范围不能推出小范围,小范围是大范围的充分不必
要条件.
5.B【解析】本题考在三角函数的定义、诱导公式.由题意可得 3cos 5
,
3sin cos2 5
,故选 B.
【方法点拨】诱导公式的记忆口诀是“奇变偶不变,符号看象限".
6.B【解析】本题考查三视图、空间几何体的体积.该几何体由两个圆锥拼接而成,圆锥的底面
半径为 1,高为 2,所以该几何体的体积为 21 42 1 23 3V .故选 B.
【方法总结】对于简单几何体的组合体,在画其三视图时首先应清它是由哪些简单几何体组
成的,然后再画其三视图.由三视图还原几何体的直观图时,要遵循以下三步:(1)看视图,
明关系;(2)分部分,想整体;(3)综合起来,定整体.
7.B【解析】本题考查平面向量的线性运算.如图,过点,过点 C 作 / /CE AD ,交 AB 于点 E,
/ / , / /AB CD CE AD , .边形 AECD 是平行四边形,则 ,AC AE AD 又
AC AB AD , 3 11, , ,2 2AE AB
即 1
2AE AB ,则
| | | |
| | | |
CD AE
AB AB
1
2
,故选 B.
灵活运用向量加法的平行四边形法则是解题的关键.
8.A【解析】本题考查函数与方程.由题意可得 3 2 3 2
0 0 0 0 0 02 2x x x k x x x k ,
整理得各 2
0 02x x k ,则原题化为函数 2 2y x x 与函数 y k 的图象有交点,作出函
数 2 2 | |y x x 的图象如图所示,则 1k
,故选 A.
【核心素养】本题要求考生抓住函数与方程问题的本质,建立数与形之间的联系,体现了直
观想象、逻辑推理、数学运算的核心素养.
9.A【解析】本题考查独立事件概率的求法、分类计数原理的应用要满足题意,共有三种取法:
(白黑黑白),(黑白黑白),(黑黑白白),其中(白黑黑白)的取法概率为 2 2 2 1 2
4 3 3 3 27
,(黑
黑白白)的取法概率为 2 2 2 1 1
4 4 4 3 24
,(黑白黑白)的取法概率为 2 2 2 1 1
4 4 3 3 18
,综上
概率为 2 1 1 37
27 24 18 216
故选 A.
【方法技巧]涉及独立事件的概率求解问题,有效地对问题进行合理分类来处理是解决问题的
关键.
10.A【解析】∵对于 *iN ,定义 1,( ) 0,i
i AA i A
,
∴对于①,例如集合 A ={正奇数}, A ={正偶数}, , *A B A B N ,
0 1i iA B A B ; ,故①正确;对于②,若 0i A B ,则 i A B ,则
i A 且i B ,或i B 且i A ,或i A 且i B ; 0i iA B ;若 1i A B ,
则 i A B ,则 i A 且i B ; 1i iA B ;∴任取 *N 的两个不同子集 ,A B ,
对任意 *iN 都有 i iA B A i B ( )( );正确,故②正确;对于③,若
1 2 3 2 3 4 1 2 3 4A B A B , , , , , , , , , ,当 2i 时, 1i A B ( ) ; 1, 1i iA B ;
i i iA B A B ;故③错误;故选:A.
11.6【解析】本题考查向量共线的充要条件.由题意可得 2 3 6t
【易错提示】本题容易将向量共线的坐标表示与向量垂直的坐标表示混淆,若
1 1 2 2, , ,a x y b x y ,则 1 2 2 1 1 2 1 2/ / , 0a b x y x y a b x x y y
12.1【解析】本题考查函数的零点.令 ( ) 0f x ,则 6 0x x ,令 ( 0)t x t
,则
2 6 0t t ,解得: 3t (舍负),即 3, 9x x ,即函数 ( )f x 的零点个数为 1.
【方法点拨】确定函数零点个数的常用方法有方程和数形结合.
13.3【解析】本题考查平面向量的数量积.由题知 | | | | cos , | | cos ,a b a b a b b a b ,由图
易知,当 b AC 时, 1
3( ) | | cos , 10 3
10ma b AC a AC
14. ln3,3
【解析】本题考查不等式、利用导数研究函数的单调性.由题意可得
max
ln nP n
,令 ln( ) , 0xf x xx
,则 2
1 ln( ) xf x x
,令 ( ) 0f x 得 0 x e ,所
以函数 ( )f x 在 (0, )e 上单调递增,令 ( ) 0f x 得 x e ,所以函数 ( )f x 在 ( , )e 上单调递
减,所以当 x e 时函数 ( )f x 有最大值,又 n N ,且 ln 2 ln3(2) (3)2 3f f ,所以
ln3
3p
15. 2 ;
2
【解析】本题考在三角函数的图象与性质.
①当 1 时, 2sin , 2cos ,f x g x x 令 f x g x ,
得 2sin 2cos ,x x 则 tan 1, , ,4x x k k Z 取
5 9,1 , , 1 , ,1 ,4 4 4A B C
此时 ABC 的面积最小,
所以 min
1 2 2 22ABCS ;②若存在 ABC△ 是等腰直角三角形,当 A,B,C 为相
邻三个交点时, 取得最小值,利用直角三角形斜边的中线等于斜边长的一半得
2 2 22 2 2 42 2
解得
2
.
【核心素养】本题以函数图象为载体,要求考生抓住三角函数图象与性质的联系,建立数与
形之间的联系,体现了数学运算的核心素养.
16.【名师指导】本题考查等比数列、等差数列的通项公式及裂项相消法求数列的前 n 项和.由题
中条件求得数列 nb 的通项公式,再结合选择的条件,利用等差数列的通项公式及裂项相消
法求解即可.
由 12n nb b ,1 可知数列 nb .是等比数列,且公比 2q ,
又 3 8,b 则 38 2 2 ,n n
nb 所以 1 2b ,
可得 12 1 2
2 21 2
n
n
nS
,
若选① 2 1
1 4 23, 2 2 6a a S
因为数列 na 为等差数列,
设等差数列 na 的公差为 d
所以 4 13 3,d a a 即 1d ,
所以 3 1 2,na n n
故 2
1 1 1 1 1 ,log 2 2 2n
n n
c a b n n n n
1 1 1 1 1 1 1 112 3 2 4 1 1 2nT n n n n
3 1 1 1
4 2 1 2n n
n 时 1 1, 01 2n n
所以 3
4nT 此时 的最小值为 3 .4
若②,则 3 1 3 14, 8 2 6,sa b a b b
因为数列 na 为等差数列,
设等差数列 na 的公差为 d
所以 5 32 2,d a a 即 1d ,
所以 4 3 1na n n
故 2
1 1 1 1
log 1 1n
n a
c a b n n n n
1 1 1 1 1 11 12 2 3 1 1nT n n n
芙 n 吋 1, 01n
所以 1nT 此时 的最小值为1.
若选③,则 1 2 2 22 2, 3 3,a b a S
因为数列 na 为等差数列,
设等差数列 na 的公差为 d
所以 2 1 1d a a
所以 2 1 1 1na n n
故 2
1 1 1 1
log 1 1n
n n
c a b n n n n
而 1 1 1 1 1 11 1 ,2 2 3 1 1nT n n n
彗 n 时 1 1, 0,1 11 1n n
,
所以 1nT 此时 的最小值为 1.
17.【名师指导】本题考查线而垂直的判定和性质、面而垂直的判定、二面角、线面所成角.
(1)证明:连接 AC ,因为 PB PC , E 为线段 BC 的中点,
所以 PE BC .
又 AB BC , 60ABC ,
所以 ABC 为等边三角形,
所以 BC AE .
因为 AE PE E ,所以 BC ⊥平面 PAE ,
又 BC 平面 BCP ,所以平面 PAE 平面 BCP .
(2)解:设 AB PA a ,则 2PB a PC ,
因为 2 2 2PA AB PB ,
所以 PA AB ,
同理可证 PA AC ,
所以 PA 平面 ABCD .
如图,设 AC BD O ,以O 为坐标原点,OB 的方向为 x 轴正方向,建立空间直角坐标系
O xyz .
易知 FOA 为二面角 A BD F 的平面角,所以 3cos 5FOA ,从而 4tan 3FOA .
由
4
3
2
AF
a ,得 2
3AF a .
又由 20, ,2 3
a aF
, 3 ,0,02B a
,
得 3 2, ,2 2 3
a a aBF
, 20, ,2 3
a aOF
.
设平面 BDF 的法向量为 , ,n x y z ,
由 n BF , n OF ,得
3 2 02 2 3
2 02 3
a a ax y z
a ay z
,
不妨设 3z ,则可得平面 BDF 的一个法向量得 0,4,3n .
又 0, ,2
aP a
, 3 ,0,02D a
,所以 3 , ,2 2
a aPD a
.
设 PD 与平面 BDF 所成角为 ,
则
2 2 2
2 3 2sin 103 15 4 4
n PD a a
n PD a a a
.
所以 PD 与平面 BDF 所成角的正弦值为 2
10
.
18.【名师指导】本题考查频率分布直方图、二项分布、对立事件的概率以及数学期望,考查考
生的应用数学知识解决实际问题的能力以及等价转化思想.
(1)利用频率分布直方图和对立事件、二项分布的概率公式求解;
(2)建立概率分布表,分别求出数学期望,再比较大小即可.
解:(1)由频率分布直方图可知河流水位 [26,30)X 的概率
为 1(0.075 0.025) 2 5
记"在未来 4 年中,至少有 2 年河流水位 [26,30)x "为事件 A,
则 ( ) 1 ( )P A P A
3 4
1 0
4 4
1 4 41 5 5 5C C
113
625
(2)记 A 工厂的工程费与损失费之和为Y (单位:元).
①若采用方案一,则Y 的分布列为
Y 0 50000 300000
P
0.78 0.2 0.02
0 0.78 50000 0.2 300000 0.02 16000EY (元)
②若采用方案二,则Y 的分布列为
Y 8000 308000
P
0.98 0.02
8000 0.98 308000 0.02 14000EY (元)
③若采用方案三: 20000EY (元)
因为14000 16000 20000,
所以 A 工厂应用方案二
19.【名师指导】本题考在椭圆的方程和性质、椭圆的离心率和方程的运用、联立直线方程、运用
韦达定理、向量垂直的条件,考查运算求解能力、化归与转化思想、函数与方程思想.
(1)设椭圆 C 的方程为
2 2
2 2 1( 0)x y a ba b
,则 2 2 1a b ,当 1l 垂直于 x 轴时,A,B
两点的坐标分别是
2
1, b
a
和
2
1, b
a
,由 1
2OA OB 知 2 42a b ,由此能求出椭圆 C 的方
程;
(2)由对称性,若定点存在,则定点在 x 轴上,设直线 AB 的方程为: 1x my ,与椭圆
方程联立,运用韦达定理,通过直线 PA 和直线 PB 的方程表示出 M,N 的坐标,得出
0FM FN ,可知 F 在以 MN 为直径的圆上,结论得证.
(1)由题意,设椭圆C 的方程为
2 2
2 2 1( 0)x y a ba b
, 2 2c a b ,则 1c
当 1l x 轴时,不妨设
2
1, bA a
,
2
1, bB a
4
2
11 2
bOA OB a
22 22 1a a 2 2a ,
1c , 1a c
2 22 1a b
椭圆 C 的方程为
2
2 12
x y
(2)设 AB 的方程为 1x my , 1 1,A x y , 2 2,B x y
由
2
2 12
1
x y
x my
2 22 2 1 0m y my
1 2 1 2 2x x m y y , 2
1 2 1 2 1 2 1x x m y y m y y
直线 PA 的方程为 1
1
2
2
yy x
x
直线 PB 的方程为 2
2
2
2
yy x
x
令 2x ,得 1
1
2 2
2M
y
y
x
, 2
2
2 2
2N
y
y
x
1
1
2 2
2,
2
y
M
x
,
2
2
2 2
2,
2
y
N
x
2
1 2
1 2 1 2
2 2
1
2 2
y y
FM FN
x x x x
2
1 2
2
1 2 1 2
2 2
1
1 2 3 2 2
y y
m y y m y y
2
1 2
2
1 2 1 2
2 2
1
1 2 3 2 2
y y
m y y m y y
2
2
22
2 2
12 2 21
2 1 2
3 2 22 2
m
mm
m m
6 4 21 0
2 3 2 2
FM FN
F 在以 MN 为直径的圆上,
以 MN 为直径的圆过定点.
20.【名师指导】本题考查导数与函数、不等式的综合.
(1)利用导数研究函数的单调性求解;
(2)证明:“ 1( ) 2f x ”等价于证“ max
1( ) 2f x ”,求出函数 ( )f x 最大值即可.
函数 f x 在区间 0,1 上是单调递增函数.
理由如下:
由 x
lnxf x e
,得
1
x
lnxxf x e
因为 0,1x ,
所以 1 1,ln 0xx
.
因此 1 0lnxx
.
又因为 0xe ,
所以 0f x 恒成立.
所以 f x 在区间 0,1 上是单调递增函数.
(2)证明“ 1
2f x ”等价于证明“ max
1
2f x ”
由题意可得, (0, )x .
因为
1
x
lnxxf x e
令 1 lnxxg x ,则 2
1 1 0g x x x
.
所以 ( )g x 在 0, 上单调递减
因为 11 1 0, 1 0g g e e
,
所以存在唯一实数 0x ,使得 0 0g x ,其中 0 1,x e .
x 00, x 0x 0,x
f x 0
f x 极大值
, , x f x f x 的变化如表所示:
所以 0f x 为函数 f x 的极大值.
因为函数 f x 在 (0, ) 有唯一的极大值.
所以 0
0max
ln
ox
xf x f x e
因为 0
0
1 lnxx
,
所以 0
0
0max
0
ln 1
ox x
xf x f x e x e
因为 0 1,x e
所以 0max
0
1 1 1
2xf x x e e
所以 1
2f x
21.【名师指导】本题考查新定义、等差数列的性质、不等式以及推理与证明的综合.
(1)利用新定义直接求解;(2)利用新定义,结合等差数列的性质求解;(3)利用新定义,
结合反证法求解.
解:(1) 2,4,6,8,10 是“关联的”关联子集有 2,4,6,8 4,6,8,10 2,4,8,10, , ;
1,2,3,5,8 是“独立的”
(2)记集合 M 的含有四个元素的集合分别为:
1 2 3 4 5, , ,A a a a a , 2 1 3 4 5 , , ,A a a a a ,
3 1 2 4 5 , , ,A a a a a , 4 1 2 3 5 , , ,A a a a a ,
5 1 2 3 4 , , ,A a a a a .
所以, M 至多有5个“关联子集”.
若 2 1 3 4 5 , , ,A a a a a 为“关联子集”,
则 1 2 3 4 5, , ,A a a a a 不是“关联子集”,否则 1 2a a
同理可得若 2 1 3 4 5 , , ,A a a a a 为“关联子集”,则 3 4,A A 不是“关联子集”.
所以集合 M 没有同时含有元素 2 5,a a 的“关联子集”,与已知矛盾.
所以 2 1 3 4 5 , , ,A a a a a 一定不是“关联子集”
同理 4 1 2 3 5 , , ,A a a a a 一定不是“关联子集”.
所以集合 M 的“关联子集”至多为 1 3 5, ,A A A .
若 1A 不是“关联子集”,则此时集合 M 一定不含有元素 3 5,a a 的“关联子集”,与已知矛盾;
若 3A 不是“关联子集”,则此时集合 M 一定不含有元素 1 5,a a 的“关联子集”,与已知矛盾;
若 5A 不是“关联子集”,则此时集合 M 一定不含有元素 1 3,a a 的“关联子集”,与已知矛盾;
所以 1 3 5, ,A A A 都是“关联子集”
所以有 2 5 3 4a a a a ,即 5 4 3 2a a a a
1 5 2 4a a a a ,即 5 4 2 1a a a a .
1 4 2 3a a a a ,即 4 3 2 1=a a a a ,
所以 5 4 4 3 3 2 2 1a a a a a a a a .
所以 1 2 3 4 5, , , ,a a a a a 是等差数列.
(3)不妨设集合 1 2, , ( ), 5nM a a a n , *, 1,2,...,ia N i n ,且 1 2 ... na a a .
记 *
,1 ,i jT t t a a i j j N .
因为集合 M 是“独立的”的,所以容易知道T 中恰好有 2 1
2n
n nC
个元素.
假设结论错误,即不存在 x M ,使得
2 9
4
n nx
所以任取 x M ,
2 9
4
n nx ,因为 *xN ,所以
2 8
4
n nx
所以
2 2 2 28 8 81 1 34 4 2 2i j
n n n n n n n na a
所以任取 t T ,
2
32
n nt
任取 , 1 2 3t T t ,
所以
2
3,4, , 32
n nT
,且T 中含有 2 1
2n
n nC
个元素.
(i)若3 T ,则必有 1 21, 2a a 成立.
因为 5n ,所以一定有 1 2 1n na a a a 成立.所以 1 2n na a .
所以
2 2 2
1
8 8 2 24 4 2n n
n n n n n na a
*2
3 2,2
n nT t t t N
,
2 8
4n
na n ,
2
1
8 24n
na n
所以 4 T ,所以 3 3a , 1 -1 3n na a a a 有矛盾,
(ii)若3 T ,
2
3,4, , 32
n nT
而T 中含有 2 1
2n
n nC
个元素,
所以
*2
4 3,2
n nT t t t N
所以
2 8
4n
na n ,
2
1
8 14n
na n
因为 4 T ,所以 1 21, 3a a .
因为
2
22
n n T ,所以
2
222 n n
n n a a
所以
2
2
8 24n
na n
所以 1 2 3na a a a n ,矛盾.
所以命题成立.