Mathematical Reflections 2023年第五期征解题
公众号原标题:Mathematical Reflections 2023年第五期征解题——中文翻译




原文:




Mathematical Reflections 2023年第五期征解题
Junior Problems
程国根 译
J637.求所有正整数$n$,使得$$3\cdot n!-1=\sqrt{(2n-1)!+1}.$$
J638.设$a,b,c$为正实数.求证:$$\frac{a+2 b}{\sqrt{c(a+2 b+3 c)}}+\frac{b+2 c}{\sqrt{a(b+2 c+3 a)}}+\frac{c+2 a}{\sqrt{b(c+2 a+3 b)}} \geq \frac{3 \sqrt{6}}{2}.$$
J639.解方程:$$176 x-4\lfloor x\rfloor^2-88\{x\}^2=2023,$$其中$\lfloor x\rfloor$和$\{x\}$分别表示$x$的整数部分和小数部分.
J640.正实数$x,y,z$满足$x+y+z=\frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}$.求证:$$\sqrt{x y+3}+\sqrt{y z+3}+\sqrt{z x+3} \leq \frac{3(x+y+z+1)}{2}.$$
J641.求所有正整数$a,b$,使得$$\frac{a^2}{b}-\frac{b^2}{a}=2023.$$
J642.正实数$a,b,c$满足$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}=3$.求证:$$3 \sqrt[6]{8 a b c} \leq \sqrt{a+\frac{b}{c}}+\sqrt{b+\frac{c}{a}}+\sqrt{c+\frac{a}{b}} \leq 3 \sqrt{2 a b c}.$$
Mathematical Reflections 2023年第五期征解题
Senior Problems
程国根 译
S637.设$a,b>0$,$c<0$,且满足$$2 a^2+\frac{1}{8 a^2}=7,2 b^2+\frac{1}{8 b^2}=17,2 c^2+\frac{1}{8 c^2}=31.$$求证:$$(4 a b+1)(4 b c+1)(4 c a+1)=(8 a b c+1)^2.$$
S638.设$a,b,c$为正实数.求证:$$\frac{6 a^2}{(2 b+c)(2 c+b)}+\frac{6 b^2}{(2 c+a)(2 a+c)}+\frac{6 c^2}{(2 a+b)(2 b+a)} \geq 1+\frac{a^2+b^2+c^2}{a b+b c+c a}.$$
S639.设$f(n)=\binom{n^{2}-1}{3}$,$n=2,3,4,\dots$求所有正整数$k\ge 2$,使得$f(k+3)=f(k)+2023$.
S640.设凸四边形$ABCD$有内切圆,圆心为$I$,半径为$r$.过$I$的一条直线分别和线段$BC,CA,AD$交于点$K,L,M$.设$r_{1}$是与线段$AB,AM,MK$均相切的圆的半径,$r_{2}$是与线段$CD,CK,KM$均相切的圆的半径.记$a=\dfrac{AL}{LC}$,求证:$$a\left(\frac{1}{r_{1}}-\frac{1}{r}\right)=\frac{1}{r_{2}}-\frac{1}{r}.$$
S641.求方程的整数解:$$2x^{3}-3x^{2}y^{2}+2y^{3}=1.$$
S642.正实数$a,b,c$满足$a+b+c=3$.求证:$$\frac{1}{a^2+3}+\frac{1}{b^2+3}+\frac{1}{c^2+3} \leq \frac{1}{92}\left(68+\frac{1}{a b c}\right) .$$
Mathematical Reflections 2023年第五期征解题
Undergraduate Problems
程国根 译
U637.设$H_{n}=\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k}$.计算:$$\lim_{n\to\infty}n\left(\frac{n-H_{n}}{n}\right)^{n}.$$
U638.计算:$$\int\frac{1-\sin x}{3\sin x+5(1+\cos x)e^{x}}\mathrm{d}x$$其中$0<x<\dfrac{\pi}{2}$.
U639.设$a,b,c$为正实数,$a=\min\{a,b,c\}$且$a^{4}bc\ge 1$,令$$F(a,b,c)=\frac{a+b+c}{3}-\sqrt{\frac{ab+bc+ca}{3}}.$$求证:$$F(a,b,c)\ge F\left(\dfrac{1}{a},\dfrac{1}{b},\dfrac{1}{c}\right).$$
U640.数列$\{x_{n}\}_{n\ge 2}$定义如下:$x_{n}=\dfrac{\sqrt[n]{e}-1}{\sqrt[n^{2}]{e}-1}-n$.求证:$\lim\limits_{n\to\infty}x_{n}=\dfrac{1}{2}$.
U641.设$F(x,y,z)$为有理系数多项式.求证:存在有理系数多项式$Q(x,y,z)$和$R(x,y,z)$,使得$$P(x,y,z)Q(x,y,z)=R(x^{2}y,y^{2}z,z^{2}x).$$
U642.计算:$$\lim_{n\to\infty}n\sin ((2\pi n)^{p}+2^{p}\pi^{p}n^{p-1})^{\frac{1}{p}}.$$
Mathematical Reflections 2023年第五期征解题
Olympiad Problems
程国根 译
O637.正实数$a,b,c$满足$a+b+c=ab+bc+ca$.求证:$$\sqrt[3]{a^{3}+7}+\sqrt[3]{b^{3}+7}+\sqrt[3]{c^{3}+7}\le 2(a+b+c).$$
O638.设$1\le a_{1}<a_{2}<\dots$为无穷正整数列.求证:存在正整数列$b_{1},b_{2},\dots$,满足$b_{i}>a_{i}$,且满足$f(b_{i}+b_{j})=f(b_{i})+f(b_{j})$的唯一积性函数$f:\mathbb{N}\to\mathbb{Z}-\{0\}$为$f(n)=n$.
O639.正实数$a,b,c,\lambda$满足$$\frac{1}{a+\lambda}+\frac{1}{b+\lambda}+\frac{1}{c+\lambda}\le\frac{1}{\lambda}.$$求证:$$abc\ge 8\lambda^{3}\quad\text{且}\quad a+b+c+\frac{3abc}{ab+bc+ca}\ge 8\lambda.$$
O640.数列$\{a_{n}\}_{n\ge 0}$满足$a_{0}>1$,且对任意$n\ge 0$,都有$a_{n+1}=\dfrac{1+a_{n}^{2}}{a}$.求证:$$\prod_{k=0}^{n}\frac{1+a_{k}}{a_{k}}\ge \left(\frac{(1+a_{0})(n+1)}{(1+a_{0})n+a_{0}}\right)^{n+1}.$$
O641.设数列$\{F_{n}\}_{n\ge 0}$满足$F_{0}=0$,$F_{1}=1$,且对任意$n\ge 0$,都有$F_{n+2}=F_{n+1}+F_{n}$.$p,q$为两个不同的$4k+3$型素数.求所有三元非负整数组$(n,a,b)$,使得$F_{n}=p^{a}q^{b}$.
O642.点$P$在$\triangle ABC$内部.设$D=AP\cap BC$,$E=BP\cap CA$,$F=CP\cap AB$.$\triangle DEF$的外接圆和$BC,CA,AB$的另一个交点分别为$D',E',F'$.设$X=DF'\cap D'F$,$Y=EF'\cap E'F$.求证:$X,P,Y$三点共线.
查看本文 LaTeX 源码
\section*{Mathematical Reflections 2023年第五期征解题}\section*{Junior Problems}\begin{flushright} 程国根\quad 译\end{flushright}{\bf J637.}求所有正整数$n$,使得$$3\cdot n!-1=\sqrt{(2n-1)!+1}.$$\vfill{\bf J638.}设$a,b,c$为正实数.求证:$$\frac{a+2 b}{\sqrt{c(a+2 b+3 c)}}+\frac{b+2 c}{\sqrt{a(b+2 c+3 a)}}+\frac{c+2 a}{\sqrt{b(c+2 a+3 b)}} \geq \frac{3 \sqrt{6}}{2}.$$\vfill{\bf J639.}解方程:$$176 x-4\lfloor x\rfloor^2-88\{x\}^2=2023,$$其中$\lfloor x\rfloor$和$\{x\}$分别表示$x$的整数部分和小数部分.\vfill{\bf J640.}正实数$x,y,z$满足$x+y+z=\frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}$.求证:$$\sqrt{x y+3}+\sqrt{y z+3}+\sqrt{z x+3} \leq \frac{3(x+y+z+1)}{2}.$$\vfill{\bf J641.}求所有正整数$a,b$,使得$$\frac{a^2}{b}-\frac{b^2}{a}=2023.$$\vfill{\bf J642.}正实数$a,b,c$满足$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}=3$.求证:$$3 \sqrt[6]{8 a b c} \leq \sqrt{a+\frac{b}{c}}+\sqrt{b+\frac{c}{a}}+\sqrt{c+\frac{a}{b}} \leq 3 \sqrt{2 a b c}.$$\vfill\newpage\section*{Mathematical Reflections 2023年第五期征解题}\section*{Senior Problems}\begin{flushright} 程国根\quad 译\end{flushright}{\bf S637.}设$a,b>0$,$c<0$,且满足$$2 a^2+\frac{1}{8 a^2}=7,2 b^2+\frac{1}{8 b^2}=17,2 c^2+\frac{1}{8 c^2}=31.$$求证:$$(4 a b+1)(4 b c+1)(4 c a+1)=(8 a b c+1)^2.$$\vfill{\bf S638.}设$a,b,c$为正实数.求证:$$\frac{6 a^2}{(2 b+c)(2 c+b)}+\frac{6 b^2}{(2 c+a)(2 a+c)}+\frac{6 c^2}{(2 a+b)(2 b+a)} \geq 1+\frac{a^2+b^2+c^2}{a b+b c+c a}.$$\vfill{\bf S639.}设$f(n)=\binom{n^{2}-1}{3}$,$n=2,3,4,\dots$求所有正整数$k\ge 2$,使得$f(k+3)=f(k)+2023$.\vfill{\bf S640.}设凸四边形$ABCD$有内切圆,圆心为$I$,半径为$r$.过$I$的一条直线分别和线段$BC,CA,AD$交于点$K,L,M$.设$r_{1}$是与线段$AB,AM,MK$均相切的圆的半径,$r_{2}$是与线段$CD,CK,KM$均相切的圆的半径.记$a=\dfrac{AL}{LC}$,求证:$$a\left(\frac{1}{r_{1}}-\frac{1}{r}\right)=\frac{1}{r_{2}}-\frac{1}{r}.$$\vfill{\bf S641.}求方程的整数解:$$2x^{3}-3x^{2}y^{2}+2y^{3}=1.$$\vfill{\bf S642.}正实数$a,b,c$满足$a+b+c=3$.求证:$$\frac{1}{a^2+3}+\frac{1}{b^2+3}+\frac{1}{c^2+3} \leq \frac{1}{92}\left(68+\frac{1}{a b c}\right) .$$\vfill\newpage\section*{Mathematical Reflections 2023年第五期征解题}\section*{Undergraduate Problems}\begin{flushright} 程国根\quad 译\end{flushright}{\bf U637.}设$H_{n}=\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k}$.计算:$$\lim_{n\to\infty}n\left(\frac{n-H_{n}}{n}\right)^{n}.$$\vfill{\bf U638.}计算:$$\int\frac{1-\sin x}{3\sin x+5(1+\cos x)e^{x}}\mathrm{d}x$$其中$0<x<\dfrac{\pi}{2}$.\vfill{\bf U639.}设$a,b,c$为正实数,$a=\min\{a,b,c\}$且$a^{4}bc\ge 1$,令$$F(a,b,c)=\frac{a+b+c}{3}-\sqrt{\frac{ab+bc+ca}{3}}.$$求证:$$F(a,b,c)\ge F\left(\dfrac{1}{a},\dfrac{1}{b},\dfrac{1}{c}\right).$$\vfill{\bf U640.}数列$\{x_{n}\}_{n\ge 2}$定义如下:$x_{n}=\dfrac{\sqrt[n]{e}-1}{\sqrt[n^{2}]{e}-1}-n$.求证:$\lim\limits_{n\to\infty}x_{n}=\dfrac{1}{2}$.\vfill{\bf U641.}设$F(x,y,z)$为有理系数多项式.求证:存在有理系数多项式$Q(x,y,z)$和$R(x,y,z)$,使得$$P(x,y,z)Q(x,y,z)=R(x^{2}y,y^{2}z,z^{2}x).$$\vfill{\bf U642.}计算:$$\lim_{n\to\infty}n\sin ((2\pi n)^{p}+2^{p}\pi^{p}n^{p-1})^{\frac{1}{p}}.$$\vfill\newpage\section*{Mathematical Reflections 2023年第五期征解题}\section*{Olympiad Problems}\begin{flushright} 程国根\quad 译\end{flushright}{\bf O637.}正实数$a,b,c$满足$a+b+c=ab+bc+ca$.求证:$$\sqrt[3]{a^{3}+7}+\sqrt[3]{b^{3}+7}+\sqrt[3]{c^{3}+7}\le 2(a+b+c).$$\vfill{\bf O638.}设$1\le a_{1}<a_{2}<\dots$为无穷正整数列.求证:存在正整数列$b_{1},b_{2},\dots$,满足$b_{i}>a_{i}$,且满足$f(b_{i}+b_{j})=f(b_{i})+f(b_{j})$的唯一积性函数$f:\mathbb{N}\to\mathbb{Z}-\{0\}$为$f(n)=n$.\vfill{\bf O639.}正实数$a,b,c,\lambda$满足$$\frac{1}{a+\lambda}+\frac{1}{b+\lambda}+\frac{1}{c+\lambda}\le\frac{1}{\lambda}.$$求证:$$abc\ge 8\lambda^{3}\quad\text{且}\quad a+b+c+\frac{3abc}{ab+bc+ca}\ge 8\lambda.$$\vfill{\bf O640.}数列$\{a_{n}\}_{n\ge 0}$满足$a_{0}>1$,且对任意$n\ge 0$,都有$a_{n+1}=\dfrac{1+a_{n}^{2}}{a}$.求证:$$\prod_{k=0}^{n}\frac{1+a_{k}}{a_{k}}\ge \left(\frac{(1+a_{0})(n+1)}{(1+a_{0})n+a_{0}}\right)^{n+1}.$$\vfill{\bf O641.}设数列$\{F_{n}\}_{n\ge 0}$满足$F_{0}=0$,$F_{1}=1$,且对任意$n\ge 0$,都有$F_{n+2}=F_{n+1}+F_{n}$.$p,q$为两个不同的$4k+3$型素数.求所有三元非负整数组$(n,a,b)$,使得$F_{n}=p^{a}q^{b}$.\vfill{\bf O642.}点$P$在$\triangle ABC$内部.设$D=AP\cap BC$,$E=BP\cap CA$,$F=CP\cap AB$.$\triangle DEF$的外接圆和$BC,CA,AB$的另一个交点分别为$D',E',F'$.设$X=DF'\cap D'F$,$Y=EF'\cap E'F$.求证:$X,P,Y$三点共线.\vfill



留言
解法、疑问、勘误都可以说。公式用 LaTeX:行内
$…$,整行$$…$$。留言区还没开。想聊这道题,可以点上面的「在公众号查看原文」,到公众号那边留言。