第十六届数学类初赛(B类)

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#题型题目
1 解答题 (本题 15 分)已知单叶双曲面 $$ S: x^{2}+y^{2}-z^{2}=1 $$ (1)求 $S$ 上经过 $M_{0}(1,-1,1)$ 点的两条不同族的直母线方程; (2)求 $S$ 上相互垂直的直母线交点的轨迹.
2 解答题 (本题 15 分)设 $s \geqslant 0$ , $$ \varphi(s)=\int_{0}^{+\infty} \frac{\ln \left(1+s x^{2}\right)}{x\left(1+x^{2}\right)} d x $$ 求 $\varphi(1)$ 和 $\varphi(2)$ 。
3 解答题 (本题 20 分)设 $$ A=\left(\begin{array}{ccc} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{array}\right) $$ 为实数域 $\mathbb{R}$ 上的 $3 \times 3$ 不可逆方阵.若 $A$ 的伴随矩阵 $A^{*}$ 为 $$ A^{*}=\left(\begin{array}{ccc} a_{11}^{2} & a_{12}^{2} & a_{13}^{2} \\ a_{21}^{2} & a_{22}^{2} & a_{23}^{2} \\ a_{31}^{2} & a_{32}^{2} & a_{33}^{2} \end{array}\right), $$ 求 $A$ 。
4 解答题 (本题 15 分)设 $f(x)$ 为实数域 $\mathbb{R}$ 上没有零点的实连续函数.若 $f(2023)+f(2024)=2025$ ,证明:对任意 $x_{1}, x_{2}, \cdots, x_{n} \in \mathbb{R}$ ,均有矩阵 $$ A=\left(\begin{array}{cccc} 1+f\left(x_{1}\right) & f\left(x_{2}\right) & \cdots & f\left(x_{n}\right) \\ f\left(x_{1}\right) & 1+f\left(x_{2}\right) & \cdots & f\left(x_{n}\right) \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ f\left(x_{1}\right) & f\left(x_{2}\right) & \cdots & 1+f\left(x_{n}\right) \end{array}\right) $$ 为可逆矩阵。
5 解答题 (本题 15 分)对于 $n \geqslant 2$ ,记 $$ \begin{aligned} & E_{n}=\left\{k \in \mathbb{N} \mid 1 \leqslant k^{2} \leqslant n\right\} \\ & F_{n}=\{\sqrt{k} \mid 1 \leqslant k \leqslant n, k \in \mathbb{N}, \sqrt{k} \notin \mathbb{N}\} \end{aligned} $$ 令 $A_{n}, B_{n}$ 依次为 $E_{n}, F_{n}$ 中所有元素之和。计算极限
6 解答题 设 $\alpha>0$ 是常数.又设 $\left\{x_{n}\right\}$ 和 $\left\{y_{n}\right\}$ 为正数列且满足 $x_{1}=2024, y_{1}=20251109, x_{n+1}+x_{n+1}^{1+\alpha}=x_{n}$ , $y_{n+1}+2^{-\alpha} y_{n+1}^{1+\alpha} \leqslant y_{n}(n \geqslant 1)$ . (1)证明 $\left\{n x_{n}^{\alpha}\right\}$ 收敛并求极限。 (2)证明:$\varlimsup_{n \rightarrow+\infty} n y_{n}^{\alpha} \leqslant \frac{2^{\alpha}}{\alpha}$ .