高中数学竞赛教材讲义第五章数列教师版
高中数学竞赛教材讲义 数列
定理3 等比数列的性质：1）a n =a 1q n -1
；2）前n 项和S n ，当q ≠1时，S n =；当q =1时，S n =na 1；3）如果a , b , c 成
等比数列，即b 2
=ac (b ≠0)，则b 叫做a , c 的等比中项；4）若m+n =p +q ，则a m a n =a p a q 。
定义4 极限，给定数列{a n }和实数A ，若对任意的ε>0，存在M ，对任意的n >M(n ∈N ),都有|a n -A |<ε，则称A 为n →+∞时数列{a n }的极限，记作.lim A a n n =∞
→
定义5 无穷递缩等比数列，若等比数列{a n }的公比q 满足|q |<1，则称之为无穷递增等比数列，其前n 项和S n 的极限（即其所有项的和）为
q
a -11
（由极限的定义可得）。 定理3 第一数学归纳法：给定命题p (n )，若：（1）p (n 0)成立；（2）当p (n )时n =k 成立时能推出p (n )对n =k +1成立，则由（1），（2）可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 竞赛常用定理
定理4 第二数学归纳法：给定命题p (n )，若：（1）p (n 0)成立；（2）当p (n )对一切n ≤k 的自然数n 都成立时（k ≥n 0）可推出p (k +1)成立，则由（1），（2）可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。
定理5 对于齐次二阶线性递归数列x n =ax n -1+bx n -2，设它的特征方程x 2
=ax +b 的两个根为α,β:(1)若α≠β，则x n =c 1a n -1+c 2βn -1，其中c 1, c 2由初始条件x 1, x 2的值确定；(2)若α=β，则x n =(c 1n +c 2) αn -1，其中c 1, c 2的值由x 1, x 2的值确定。
高阶等差数列
1.定义：对于一个给定的数列{a n }，把它的连结两项a n +1及a n 的差a n +1-a n 记为b n ，得到一个新数列{ b n }，把数列b n 你为原数列{a n }的一阶差数列，如果c n =b n +1-b n ，则数列{c n }是{a n }的二阶差数列依此类推，可得出数列{a n }的p 阶差数列，其中p ∈N
2.如果某数列的p 阶差数列是一非零常数列，则称此数列为p 阶等差数列
3.高阶等差数列是二阶或二阶以上等差数列的统称
4.高阶等差数列的性质：
(1)如果数列{an}是p 阶等差数列，则它的一阶差数列是p-1阶等差数列
(2)数列{an}是p 阶等差数列的充要条件是：数列{an}的通项是关于n 的p 次多项式 (3) 如果数列{an}是p 阶等差数列，则其前n 项和Sn 是关于n 的p+1次多项式
5.高阶等差数列中最重要也最常见的问题是求通项和前n 项和，更深层次的问题是差分方程的求解，解决问题的基本方法有： (1)逐差法：其出发点是an=a1+
(2)待定系数法：在已知阶数的等差数列中，其通项an 及前n 项和Sn 是确定次数的多项式(关于n 的)，先设出多项式的系数，再代入已知条件解方程组即得
(3)裂项相消法：其出发点是an 能写成an=f(n+1)-f(n)
(4)化归法：把高阶等差数列的问题转化为易求的同阶等差数列或低阶等差数列的问题，达到简化的目的 例1.数列{a n }的二阶差数列的各项均为16，且a 63=a 89=10，求a 51
解：法一：显然{a n }的二阶差数列{b n }是公差为16的等差数列，设其首项为a ,则b n =a +(n -1)×16,于是
[]2)-1)(n -8(n +1)-(n +)1(216)2()(1111
11111a a n n a a a b a a a a a n k n k k k k n =-??-+++=+=-+=∑∑-=-=+这是一个关于
n 的二次多项式，其中n 2的系数为8，由于a 63=a 89=10,所以a n =8(n -63)(n -89)+10，从而a 51=8(51-63)(51-89)+10=3658 解：法二：由题意，数列{a n }是二阶等差数列，故其通项是n 的二次多项式，又a 63=a 89=10，故可设a n =A(n -63)(n -89)+10 由于{a n }是二阶差数列的各项均为16，所以(a 3-a 2)-(a 2-a 1)=16即a 3-2a 2+a 1=16，所以
A(3-63)(3-89)+10-2[A(2-63)(2-89)+10]+A(1-63)×(1-89)+10=16解得：A=8 a n =8(n -63)(n -89)+10，从而a 51=8(51-63)(51-89)+10=3658
例2.一个三阶等差数列{a n }的前4项依次为30,72,140,240，求其通项公式
解：由性质(2)，a n 是n 的三次多项式，可设a n =A n 3+B n 2+C n +D 由a 1=30、a 2=72、a 3=140、a 4=240得814781471240416641403927722483023+++=∴????
???====??????
?=+++=+++=+++=+++n n n a D C B A D C B A D C B A D C B A D C B A n 解得 例3.求和：S n =1×3×22+2×4×32+…+n (n +2)(n +1)2 解：S n 是是数列{n (n +2)(n +1)2}的前n 项和，
因为a n =n (n +2)(n +1)2是关于n 的四次多项式，所以{a n }是四阶等差数列，于是S n 是关于n 的五次多项式 k (k +2)(k +1)2=k (k +1)(k +2)(k +3)-2k (k +1)(k +2)，故求S n 可转化为求∑∑==++=+++=n
k n
k n n k k k T k k k k K 1
1
)2)(1()3)(2)(1(和
k (k +1)(k +2)(k +3)=5
1[ k (k +1)(k +2)(k +3)(k+4)-(k -1) k (k +1)(k +2)(k +3)]，所以
∑∑==+++=++=++++=+++=n
k n n
k n n n n k k k T n n n n n k k k k Kn 1
1)3)(2)(1(41
)2)(1(),4)(3)(2)(1(51)3)(2)(1(
从而)32)(3)(2)(1(10
1
=
2T -K =S n n n ++++n n n n n 例4.已知整数列{a n }适合条件：
(1)a n +2=3a n +1-3a n +a n -1,n =2,3,4,… (2)2a 2=a 1+a 3-2 (3)a 5-a 4=9,a 1=1求数列{a n }的前n 项和S n
解：设b n =a n +1-a n ,C n =b n +1-b n ,C n =b n +1-b n = (a n +2-a n +1)-( a n +1-a n )=a n +2-2a n +1+a n =(3a n +1-3a n +a n -1) -2a n +1+a n =a n +1-2a n +a n -1 =C n -1 (n =2,3,4,…) 所以{ C n }是常数列 由条件(2)得C 1=2,则{a n }是二阶等差数列因此
2)-1)(n -(n +1)-(n +122
)
2)(1()1()(111
1
1
11111b n n b n a b a a a a a n k n k k k k n =?--+
-+=+=-+=∑∑-=-=+由条件(3)知
b 4=9，从而b 1=3，于是a n =n 2
例5.求证：二阶等差数列的通项公式为)2)(2)(1(21))(1(123121a a a n n a a n a a n +---+--+=
证明：设{a n }的一阶差数列为{b n }，二阶差数列为{c n }，由于{a n }是二阶等差数列，故{c n }为常数列
∑∑==--+=+=-+=+-=-=n
k n
k k k k n c n b c b b b b b a a a b b c 2
2
11111123121)1()(2，又所以
[])2)(2)(1(2
1
))(1()2)(1(21
)1()1()(12312111111
11
1
1
111111a a a n n a a n a c n n b n a c k b a b a a a a a n k n k n k k k k n +---+
--+=--+
-+=-++=+=-+=∑∑∑-=-=-=+
例6.求数列1,3+5+7,9+11+13+15+17,…的通项
解：问题等价于：将正奇数1,3,5,…按照“第n 个组含有2n -1个数”的规则分组： (1)、(3,5,7)、(9,11,13,15,17),… 然后求第n 组中各数之和a n
依分组规则，第n 组中的数恰好构成以2为公差的项数为2n -1的等差数列，因而确定了第n 组中正中央这一项，然后乘以(2n -1)即得a n
将每一组的正中央一项依次写出得数列：1,5,13,25,…这个数列恰为一个二阶等差数列，不难求其通项为2n 2-2n +1，故第n 组正中央的那一项为2n 2-2n +1，从而 a n =(2n -2n +1)(2n -1)
例7.数列{a n }的二阶差数列是等比数列，且a 1=5,a 2=6,a 3=9,a 4=16,求{a n }的通项公式
解：易算出{a n }的二阶差数列{c n }是以2为首项，2为公比的等比数列,则c n =2n ,{a n }的一阶差数列设为{b n }，则b 1=1且∑∑==+-=+=-+
=1-1
1
-1
11121)(n k n k n k k k n c b b b b 42)12)(11
1
1
111+-=-+=-+=∑∑
-=-=+n a a a a a n k n k n k k k n （从而 例8.设有边长为1米的正方形纸一张，若将这张纸剪成一边长为别为1厘米、3厘米、…、(2n -1)厘米的正方形，愉
好是n 个而不剩余纸，这可能吗？
解：原问题即是是否存在正整数n ，使得12+32+…+(2n -1)2=1002
由于12+32+…+(2n -1)2=[12+22+…+(2n )2]-[22+42+…+(2n)2]=随着n 的增大而增大，当n =19时=9129<10000，当n =20时=10660>10000 故不存在…
例9.对于任一实数序列A={a 1,a 2,a 3,…}，定义DA 为序列{a 2-a 1,a 3-a 2,…}，它的第n 项为a n +1-a n ，假设序列D(DA)的所有项均为1，且a 19=a 92=0,求a 1
解：设序列DA 的首项为d ,则序列DA 为{d ,d +1,d +2,…},它的第n 项是d +(n -1)，因此序列A 的第n 项
)2)(1(21
)1()2()1()(1
11111--+-+=-++++++=-+=∑-=+n n d n a n d d d a a a a a n k k k n 显然a n 是关于n 的二次
多项式，由于a 19=a 92=0，必有所以a 1=819 不动点及特征根法.不动点的定义
一般的，设()f x 的定义域为D ,若存在0x D ∈，使f x x ()00=成立，则称x 0为f x ()的 不动点，或称00(,)x x 为f x ()图像的不动点。 1 求线性递推数列的通项
定理 1 设()(01)f x ax b a =+≠，，且x 0为f x ()的不动点，{}a n 满足递推关系1()n n a f a -=，
2,3,
n =，证明{}a x n -0是公比为a 的等比数列。
例1 已知数列{}n a 的前n 项和为n S ，且585n n S n a =--，*n N ∈
(1)证明：{}1n a -是等比数列；(2)求数列{}n S 的通项公式，并求出使得1n n S S +>成立的最小正整数n .
证：(1) 当n =1时，a 1=-14；当2n ≥时，a n =S n -S n -1=-5a n +5a n -1+1，即1651n n a a -=+(2)n ≥即(2)n ≥，
记，令()f x x =，求出不动点01x =，由定理1知：15
1(1)(2)6
n n a a n --=-≥，又a 1-1= -15 ≠0，所以
数列{a n -1}是等比数列。(2)解略。
2 求非线性递推数列的通项
定理 2 设()(00)ax b
f x c ad bc cx d
+=
≠-≠+，，且x x 12、是f x ()的不动点，数列{}a n 满足递推关系a f a n n =-()1，2,3,
n =，（ⅰ）若12x x ≠，则数列{
}a x a x n n --12是公比为
a x c
a x c
--12的等比数列；（ⅱ）120x x x ==，则数列{
}1
a x n -是公差为的等差数列。 证：（ⅰ）由题设知
11
1111111
()ax b b dx x x dx b a cx x cx d a cx +-=?=-?-=-+-； 同理222().dx b a cx x -=-
∴a x a x aa b ca d
x aa b ca d
x n n n n n
n ++--=++-++-11121
2
， 所以数列{
}a x a x n n --12是公比为
a cx a cx --1
2
的等比数列。 （ⅱ）由题设知
ax b cx d ++＝x 的解为120x x x ==，∴x a d
c
02=-且b dx a cx --00＝-x 0。所以
11100
00
a x aa
b ca d
x ca d a cx a b dx n n n n n +-=++-=+-+-()00000()()()()n n n n ca d ca d b dx a cx a x a cx a a cx ++==
----+- 000000001()()n n n ca cx d cx d cx c a cx a x a cx a cx a x -+++==+?-----0
0122n a d
d c c c a d a cx a x a c c
-+?
=+
?----?
000112n n c c a cx a x a x a d =
+=+---+，所以数列{}1
a x n -是公差为的等差数列。 例2 设数列{}n a 的前n 项和为n S ，且方程02=-?-n n a x a x 有一根为1-n S )(*N n ∈。求数列{}n a 的通项公式。
解：依题，且0)1()1(2=--?--n n n n a S a S ，将1--=n n n S S a 代入上式，得，记，令()f x x =，求出不动点01x =，由定理2（ⅱ）知：
1211
11
11
n n n n S S S S +-=
=-+---，所以数列是公差为1-的等差数列，
所以，因此数列{}n a 的通项公式为。 例3 已知数列{}n a 中，
（Ⅰ）设，求数列{}n b 的通项公式. （Ⅱ）求使不等式13n n a a +<<成立的c 的取值范围 . 解：（Ⅰ）依题，记，令()f x x =，求出不动点；由定理2（ⅰ）知：11
11
2222
n n n n
a a a a +-
-=-
=?，
12
111222n n n n
a a a a +--=
-=?
； 两式相除得到，所以是以14为公比，为首项的等比数列，所以，1
1
213
2,2,1424
2
n n
n n n a a a ---??
=-?=-
?+??-从而
（Ⅱ）
从“求使不等式an ＜an+1＜3成立的c 的取值范围”的“求取值范围“入手。 相当于同解方程组。
a n ＜a n+1＜3等价于（a n+1-3）*（a n+1-a n ）＜0
将a n+1=c-1/an 代入上式，消去a n+1 得（c-1/a n -3）*（c-1/a n -a n ）＜0 变更主元C,这是一个关于C 的一元二次不等式。 得（1/a n +a n ）＜C<1/a n +3
求（1/a n +a n ）最小值得2，由a n+1＜3得1/an+3无穷靠近10/3但小于10/3
得C 的范围为(2,10/3]
定理3 设，且x x 12、是f x ()的不动点，数列{}a n 满足递推关系a f a n n =-()1，2,3,
n =，则有；
若，则是公比为2的等比数列。
证：∵
x x 12
、是f x ()的不动点，∴
2
11dx b ax =-，
2
22
dx b ax =-。
21112122(2)(2)n n n n n n a x a a b a a d x a x a a b a a d x ++-?+-?+=-?+-?+221122
2222n n n n a a b a a x ax b
a a
b a a x ax b
?+-??+-=?+-??+- 22211122
222
(2)()(2)n n n n n n a a a x x a x a a a x x a x -?+-==-?+-，又，则， ∴111122
ln
2ln n n n n a x a x
a x a x ++--=--，故是公比为2的等比数列。
例4 已知数列{}n x 满足14x =，．⑴求证：3n x >；⑵求证：1n n x x +<；⑶求数列{}n x 的通项公式．
证：⑴、⑵证略；⑶依题，记，令()f x x =，求出不动点121,3x x ==；由定理3知：
2213(1)112424n n n n n x x x x x +---=-=--，22
13(3)332424
n n n n n x x x x x +---=-=--，
所以，又，所以13
3111
log 2log 33
n n n n x x x x ++--=--． 又，令，则数列{}n a 是首项为1，公比为2的等比数列．所以1
2n n a -=．由，得．所以．
利用函数“不动点”法求解较复杂的递推数列的通项问题，并不局限于以上三种类型，基于高考数列试题的难度，本文不再对更为复杂的递推数列进行论述，以下两个定理供有兴趣的同学探究证明。
定理 4 设22
2()(0),4b b
f x ax bx a a
-=++
>且0x 是f x ()的最小不动点，数列{}a n 满足递推关系a f a n n =-()1，2,3,
n =，则有2010().n n a x a a x --=-
定理5 设233
2
2()(0),3273b b b
f x ax bx x a a a a
=+++-≠且0x 是f x ()的不动点，数列{}a n 满足递推关
系a f a n n =-()1，2,3,
n =，则有3010().n n a x a a x --=-
常系数线性递推数列
由初始值和下述形式的方程),(1n k n k n a a F a ， -++= ①确定的数列{}n a 称为k 阶递推数列.特别地，当①的形式为)(2211n f a c a c a c a n k k n k n k n +++=-+-++ ②时，数列{}n a 称为k 阶常系数线性递推数列，这里k c c c ,,21为常数，且0≠k c ，若f(n)=0则数列{}n a 为k 阶常系数齐次线性递推数列。
定义1, 方程k k k c x c x ++=- 1
1称为②的特征方程，该方程的根称为数列{}n a 的特征根，记它们为.k 21λλλ ，
， 定理一 在②中若f(n)=0，且.k 21λλλ ，
，两两不同，则数列{}n a 的通项公式为 确定为常数，它们由初始值，，其中k 1k 21
2211.a a A A A A A A a n
k k n
n
n λλλ+++=
定理二 同定理1条件下，但.k 21λλλ ，
，如果有重根，设根为.21s λλλ ，，(s s s n n n n A n A n A a λλλ+++= 值可以确定。 都是常数，它们由初始这里其中) (j )()(2) (1 1,)(i i t i t i i i B s i n B n B B n A i i ≤≤+++=- 特别地：设递推公式为,11-++=n n n qa pa a 其特征方程为02 2 =--+=q px x q px x 即， 1、 若方程有两相异根A 、B ，则n n n B c A c a 21+= 2、 若方程有两等根 ,B A =则n n A nc c a )(21+=, 其中1c 、2c 可由初始条件确定。 例1 已知数列{a n }满足a 1=3, a 2=6, a n +2=4n +1-4a n ，求a n . 【解】 由特征方程x 2 =4x -4得x 1=x 2=2. 故设a n =(α+βn )·2n -1，其中，所以α=3，β=0，所以a n =3·2n -1 . 例2 已知数列{a n }满足a 1=3, a 2=6, a n +2=2a n +1+3a n ，求通项a n . 【解】 由特征方程x 2 =2x +3得x 1=3, x 2=-1, 所以a n =α·3n +β·(-1)n ，其中，解得α=4 3，β，所以]3)1(3[4111?-+=++n n n a 换元法：例1.{} 求数列的通项公式。中，已知数列,11,21 1 1---+==n n n n a a a a a ??????+-=∴+=-+= =-2arctan 4)1(tan )4tan(tan 4 tan 1tan 4 tan ,tan ).(1πθπθπθ π θn a a a n n n ，则令三角换元解 例2.设，求通项公式)(1 1,1*1 120N n a a an a n n ∈-+==-- {}2 21n n 1101-n n 1-n n 1-n n n 2 tan 28)21(2188,8tan 1 2,12 2tan tan 2tan ),2,0(,tan ,.++-=∴=?=∴∴=∴=-=====∴∈=>n n n n n n n a a a a a o a πππαπαπαπα ααααπαα为公比的等比数列，为首项，是以数列，又，，记易知解 思考题.已知数列{}.,31 3,1,11求通项公式且n n n n x x x x x -+= =+ 不完全归纳法。 这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律，当然结论未必都是正确的，但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为：特殊→猜想→数学归纳法证明。 例1 试给出以下几个数列的通项（不要求证明）；1）0，3，8，15，24，35，…；2）1，5，19，65，…；3）-1， 0，3，8，15，…。 【解】1）a n =n 2-1；2）a n =3n -2n ；3）a n =n 2 -2n . 例2 已知数列{a n }满足a 1=2 1,a 1+a 2+…+a n =n 2 a n , n ≥1，求通项a n . 【解】 因为a 1=21,又a 1+a 2=22 ·a 2,所以a 2=2 31?，a 3=,猜想(n ≥1). 证明；1）当n =1时，a 1=1 21 ?，猜想正确。2）假设当n ≤k 时猜想成立。 当n =k +1时，由归纳假设及题设，a 1+ a 1+…+a 1=[(k +1)2 -1] a k +1,，所以) 1(1231121+?++?+?k k =k (k +2)a k +1, 即1113121211+-++-+-k k =k (k +2)a k +1,所以1 +k k =k (k +2)a k +1,所以a k +1= 由数学归纳法可得猜想成立，所以 1 复数 一、基础知识 1．复数的定义：设i 为方程x 2=-1的根，i 称为虚数单位，由i 与实数进行加、减、乘、除 等运算。便产生形如a+bi （a,b ∈R ）的数，称为复数。所有复数构成的集合称复数集。通常用C 来表示。 2．复数的几种形式。对任意复数z=a+bi （a,b ∈R ），a 称实部记作Re(z),b 称虚部记作Im(z). z=ai 称为代数形式，它由实部、虚部两部分构成；若将(a,b)作为坐标平面内点的坐标，那么z 与坐标平面唯一一个点相对应，从而可以建立复数集与坐标平面内所有的点构成的集合之间的一一映射。因此复数可以用点来表示，表示复数的平面称为复平面，x 轴称为实轴，y 轴去掉原点称为虚轴，点称为复数的几何形式；如果将(a,b)作为向量的坐标，复数z 又对应唯一一个向量。因此坐标平面内的向量也是复数的一种表示形式，称为向量形式；另外设z 对应复平面内的点Z ，见图15-1，连接OZ ，设∠xOZ=θ,|OZ|=r ，则a=rcos θ,b=rsin θ,所以z=r(cos θ+isin θ)，这种形式叫做三角形式。若z=r(cos θ+isin θ)，则θ称为z 的辐角。若0≤θ<2π，则θ称为z 的辐角主值，记作θ=Arg(z). r 称为z 的模，也记作|z|，由勾股定理知|z|=2 2b a +.如果用e i θ表示cos θ+isin θ，则z=re i θ，称为复数的指数形式。 3．共轭与模，若z=a+bi ，（a,b ∈R ）,则=z a-bi 称为z 的共轭复数。模与共轭的性质有： （1）2121z z z z ±=±；（2）2121z z z z ?=?；（3）2||z z z =?；（4）2121z z z z =???? ??；（5）||||||2121z z z z ?=?；（6）|||||| 2121z z z z =；（7）||z 1|-|z 2||≤|z 1±z 2|≤|z 1|+|z 2|；（8）|z 1+z 2|2+|z 1-z 2|2=2|z 1|2+2|z 2|2；（9）若|z|=1，则z z 1=。 4．复数的运算法则：（1）按代数形式运算加、减、乘、除运算法则与实数范围内一致，运算结果可以通过乘以共轭复数将分母分为实数；（2）按向量形式，加、减法满足平行四边形和三角形法则；（3）按三角形式，若z 1=r 1(cos θ1+isin θ1), z 2=r 2(cos θ2+isin θ2)，则z 1??z 2=r 1r 2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]；若2 1212,0r r z z z =≠[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)]，用指数形式记为z 1z 2=r 1r 2e i(θ1+θ2),.)(2 12121θθ-=i e r r z z 5.棣莫弗定理：[r(cos θ+isin θ)]n =r n (cosn θ+isinn θ). 6.开方：若=n w r(cos θ+isin θ)，则)2s i n 2(c o s n k i n k r w n πθπθ+++=，k=0,1,2,…,n-1。 7．单位根：若w n =1，则称w 为1的一个n 次单位根，简称单位根，记Z 1=n i n ππ2sin 2cos +，则全部单位根可表示为1,1Z ,1121,,-n Z Z .单位根的基本性质有（这里记k k Z Z 1=， 1 第三章 函数 一、基础知识 定义1 映射，对于任意两个集合A ，B ，依对应法则f ，若对A 中的任意一个元素x ，在B 中都有唯一一个元素与之对应，则称f : A →B 为一个映射。 定义2 单射，若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射。 定义3 满射，若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ，都有一个x ∈A 使得f (x )=y ，则称f : A →B 是A 到B 上的满射。 定义4 一一映射，若f : A →B 既是单射又是满射，则叫做一一映射，只有一一映射存在逆映射，即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射，记作f -1: A →B 。 定义5 函数，映射f : A →B 中，若A ，B 都是非空数集，则这个映射为函数。A 称为它的定义域，若x ∈A , y ∈B ，且f (x )=y （即x 对应B 中的y ），则y 叫做x 的象，x 叫y 的原象。集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域。通常函数由解析式给出，此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围，如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数，若函数f : A →B （通常记作y =f (x )）是一一映射，则它的逆映射f -1: A →B 叫原函数的反函数，通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是：在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y )，然后将x , y 互换得y =f -1(x )，最后指出反函数的定义域即原函数的值域。例如：函数y =x -11的反函数是y =1-x 1(x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称。 定理2 在定义域上为增（减）函数的函数，其反函数必为增（减）函数。 定义7 函数的性质。 （1）单调性：设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2，总有f (x 1) 高中数学竞赛讲义（十六） ──平面几何 一、常用定理（仅给出定理，证明请读者完成） 梅涅劳斯定理设分别是ΔABC的三边BC，CA，AB或其延长线上的点，若三点共线，则 梅涅劳斯定理的逆定理条件同上，若 则三点共线。 塞瓦定理设分别是ΔABC的三边BC，CA，AB或其延长线上的点，若三线平行或共点， 则 塞瓦定理的逆定理设分别是ΔABC的三边 BC，CA，AB或其延长线上的点，若则三线共点或互相平行。 角元形式的塞瓦定理分别是ΔABC的三边BC，CA，AB所在直线上的点，则平行或共点 的充要条件是 广义托勒密定理设ABCD为任意凸四边形，则AB?CD+BC?AD≥AC?BD，当且仅当A，B，C，D四点共圆时取等号。 斯特瓦特定理设P为ΔABC的边BC上任意一点，P不同于B，C，则有 AP2=AB2?+AC2?-BP?PC. 西姆松定理过三角形外接圆上异于三角形顶点的任意一点作三边的垂线，则三垂足共线。 西姆松定理的逆定理若一点在三角形三边所在直线上的射影共线，则该点在三角形的外接圆上。 九点圆定理三角形三条高的垂足、三边的中点以及垂心与顶点的三条连线段的中点，这九点共圆。 蒙日定理三条根轴交于一点或互相平行。（到两圆的幂（即切线长）相等的点构成集合为一条直线，这条直线称根轴）欧拉定理ΔABC的外心O，垂心H，重心G三点共线，且 二、方法与例题 1．同一法。即不直接去证明，而是作出满足条件的图形或点，然后证明它与已知图形或点重合。 例1 在ΔABC中，∠ABC=700，∠ACB=300，P，Q为ΔABC内部两点，∠QBC=∠QCB=100，∠PBQ=∠PCB=200，求证：A，P，Q三点共线。 [证明] 设直线CP交AQ于P1，直线BP交AQ于P2，因为∠ACP= ∠PCQ=100，所以，①在ΔABP，ΔBPQ，ΔABC中由正弦定理有 第三章 函数 一、基础知识 定义1 映射，对于任意两个集合A ，B ，依对应法则f ，若对A 中的任意一个元素x ，在B 中都有唯一一个元素与之对应，则称f : A →B 为一个映射． 定义2 单射，若f : A →B 是一个映射且对任意x ， y ∈A ， x ≠y ， 都有f (x )≠f (y )则称之为单射． 定义3 满射，若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ，都有一个x ∈A 使得f (x )=y ，则称f : A →B 是A 到B 上的满射． 定义4 一一映射，若f : A →B 既是单射又是满射，则叫做一一映射，只有一一映射存在逆 映射，即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射，记作f -1 : A →B ． 定义5 函数，映射f : A →B 中，若A ，B 都是非空数集，则这个映射为函数．A 称为它的定义域，若x ∈A ， y ∈B ，且f (x )=y （即x 对应B 中的y 则y 叫做x 的象，x 叫y 的原象．集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域．通常函数由解析式给出，此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围，如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0，x ∈R}. 定义6 反函数，若函数f : A →B （通常记作y =f (x )）是一一映射，则它的逆映射f -1 : A →B 叫原函数的反函数，通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是：在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y )，然后将x ， y 互换得y =f -1(x )，最后指出反函数的定义域即原函数的值域．例如：函数y = x -11的反函数是y =1-x 1 (x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称． 定理2 在定义域上为增（减）函数的函数，其反函数必为增（减）函数． 定义7 函数的性质． （1）单调性：设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1， x 2∈I 并且x 1< x 2，总有 f (x 1) §23抽屉原理 在数学问题中有一类与“存在性”有关的问题，例如：“13个人中至少有两个人出生在相同月份”；“某校400名学生中，一定存在两名学生，他们在同一天过生日”；“2003个人任意分成200个小组，一定存在一组，其成员数不少于11”；“把[0，1]内的全部有理数放到100个集合中，一定存在一个集合，它里面有无限多个有理数”。这类存在性问题中，“存在”的含义是“至少有一个”。在解决这类问题时，只要求指明存在，一般并不需要指出哪一个，也不需要确定通过什么方式把这个存在的东西找出来。这类问题相对来说涉及到的运算较少，依据的理论也不复杂，我们把这些理论称之为“抽屉原理”。 “抽屉原理”最先是由19世纪的德国数学家迪里赫莱（Dirichlet）运用于解决数学问题的，所以又称“迪里赫莱原理”，也有称“鸽巢原理”的。这个原理可以简单地叙述为“把10个苹果，任意分放在9个抽屉里，则至少有一个抽屉里含有两个或两个以上的苹果”。这个道理是非常明显的，但应用它却可以解决许多有趣的问题，并且常常得到一些令人惊异的结果。抽屉原理是国际国内各级各类数学竞赛中的重要内容，本讲就来学习它的有关知识及其应用。 （一）抽屉原理的基本形式 定理1、如果把n+1个元素分成n个集合，那么不管怎么分，都存在一个集合，其中至少有两个元素。 证明：（用反证法）若不存在至少有两个元素的集合，则每个集合至多1个元素，从而n 个集合至多有n个元素，此与共有n+1个元素矛盾，故命题成立。 在定理1的叙述中，可以把“元素”改为“物件”，把“集合”改成“抽屉”，抽屉原理正是由此得名。 同样，可以把“元素”改成“鸽子”，把“分成n个集合”改成“飞进n个鸽笼中”。“鸽笼原理”由此得名。 例题讲解 1．已知在边长为1的等边三角形内（包括边界）有任意五个点（图1）。证明：至少有两个点之间的距离不大于 2．从1-100的自然数中，任意取出51个数，证明其中一定有两个数，它们中的一个是另一个的整数倍。 第五章 数列 一、基础知识 定义1 数列，按顺序给出的一列数，例如1，2，3，…，n ，…. 数列分有穷数列和无穷数列两种，数列{a n }的一般形式通常记作a 1, a 2, a 3,…，a n 或a 1, a 2, a 3,…，a n …。其中a 1叫做数列的首项，a n 是关于n 的具体表达式，称为数列的通项。 定理1 若S n 表示{a n }的前n 项和，则S 1=a 1, 当n >1时，a n =S n -S n -1. 定义2 等差数列，如果对任意的正整数n ，都有a n +1-a n =d （常数），则{a n }称为等差数列，d 叫做公差。若三个数a , b , c 成等差数列，即2b =a +c ，则称b 为a 和c 的等差中项，若公差为d, 则a =b -d, c =b +d. 定理2 等差数列的性质：1）通项公式a n =a 1+(n -1)d ；2）前n 项和公式： S n =d n n na a a n n 2 )1(2)(11-+=+；3）a n -a m =(n -m)d ，其中n , m 为正整数；4）若n +m=p +q ，则a n +a m =a p +a q ；5）对任意正整数p , q ，恒有a p -a q =(p -q )(a 2-a 1)；6）若A ，B 至少有一个不为零，则{a n }是等差数列的充要条件是S n =An 2+Bn . 定义3 等比数列，若对任意的正整数n ，都有 q a a n n =+1，则{a n }称为等比数列，q 叫做公比。 定理3 等比数列的性质：1）a n =a 1q n -1 ；2）前n 项和S n ，当q ≠1时，S n =q q a n --1)1(1；当q =1时，S n =na 1；3）如果a , b , c 成等比数列，即b 2=ac (b ≠0)，则b 叫做a , c 的等比中项；4）若m+n =p +q ，则a m a n =a p a q 。 定义4 极限，给定数列{a n }和实数A ，若对任意的ε>0，存在M ，对任意的n >M(n ∈N ),都有|a n -A |<ε，则称A 为n →+∞时数列{a n }的极限，记作.lim A a n n =∞ → 定义5 无穷递缩等比数列，若等比数列{a n }的公比q 满足|q |<1，则称之为无穷递增等比数列，其前n 项和S n 的极限（即其所有项的和）为q a -11（由极限的定义可得）。 定理3 第一数学归纳法：给定命题p (n )，若：（1）p (n 0)成立；（2）当p (n )时n =k 成立时能推出p (n )对n =k +1成立，则由（1），（2）可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 竞赛常用定理 定理4 第二数学归纳法：给定命题p (n )，若：（1）p (n 0)成立；（2）当p (n )对一切n ≤k 的自然数n 都成立时（k ≥n 0）可推出p (k +1)成立，则由（1），（2）可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 定理5 对于齐次二阶线性递归数列x n =ax n -1+bx n -2，设它的特征方程x 2=ax +b 的两个根为α,β:(1)若α≠β，则x n =c 1a n -1+c 2βn -1，其中c 1, c 2由初始条件x 1, x 2的值确定；(2)若α=β，则x n =(c 1n +c 2) αn -1，其中c 1, c 2的值由x 1, x 2的值确定。 二、方法与例题 1．不完全归纳法。 这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律，当然结论未必都是正确的，但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为：特殊→猜想→数学归纳法证明。 例1 试给出以下几个数列的通项（不要求证明）；1）0，3，8，15，24，35，…；2）1，5，19，65，…；3）-1，0，3，8，15，…。 【解】1）a n =n 2-1；2）a n =3n -2n ；3）a n =n 2-2n . 例2 已知数列{a n }满足a 1= 21,a 1+a 2+…+a n =n 2a n , n ≥1，求通项a n . 【解】 因为a 1= 2 1,又a 1+a 2=22·a 2, 三角函数 一、基础知识 定义1 角，一条射线绕着它的端点旋转得到的图形叫做角。若旋转方向为逆时针方向，则角为正角，若旋转方向为顺时针方向，则角为负角，若不旋转则为零角。角的大小是任意的。 定义2 角度制，把一周角360等分，每一等价为一度，弧度制：把等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做一弧度。360度=2π弧度。若圆心角的弧长为L ，则其弧度数的绝对值|α|=r L ,其中r 是圆的半径。 定义3 三角函数，在直角坐标平面内，把角α的顶点放在原点，始边与x 轴的正半轴重合，在角的终边上任意取一个不同于原点的点P ，设它的坐标为（x ,y ），到原点的距离为r,则正 弦函数s in α= r y ,余弦函数co s α=r x ,正切函数tan α=x y ，余切函数cot α=y x ，正割函数se c α=x r ,余割函数c s c α=.y r 定理1 同角三角函数的基本关系式，倒数关系：tan α=αcot 1,s in α=αcsc 1，co s α=α sec 1；商数关系：tan α=αααααsin cos cot ,cos sin =；乘积关系：tan α×co s α=s in α,cot α×s in α=co s α；平方关系：s in 2α+co s 2α=1, tan 2α+1=se c 2α, cot 2α+1=c s c 2α. 定理2 诱导公式（Ⅰ）s in (α+π)=-s in α, co s(π+α)=-co s α, tan (π+α)=tan α, cot (π+α)=cot α;（Ⅱ）s in (-α)=-s in α, co s(-α)=co s α, tan (-α)=-tan α, cot (-α)=cot α; （Ⅲ）s in (π-α)=s in α, co s(π-α)=-co s α, tan =(π-α)=-tan α, cot (π-α)=-cot α; （Ⅳ）s in ??? ??-απ2=co s α, co s ??? ??-απ2=s in α, tan ?? ? ??-απ2=cot α（奇变偶不变，符号看象限）。 定理3 正弦函数的性质，根据图象可得y =s inx （x ∈R ）的性质如下。单调区间：在区间 ?? ????+-22,22ππππk k 上为增函数，在区间??????++ππππ232,22k k 上为减函数，最小正周期为2π. 奇偶数. 有界性：当且仅当x =2kx +2π时，y 取最大值1，当且仅当x =3k π-2 π时, y 取最小值-1。对称性：直线x =k π+2 π均为其对称轴，点（k π, 0）均为其对称中心，值域为[-1，1]。这里k ∈Z . 定理4 余弦函数的性质，根据图象可得y =co s x (x ∈R )的性质。单调区间：在区间[2k π, 2k π+π]上单调递减，在区间[2k π-π, 2k π]上单调递增。最小正周期为2π。奇偶性：偶函数。对称性：直线x =k π均为其对称轴，点?? ? ?? +0,2ππk 均为其对称中心。有界性：当且仅当x =2k π时，y 取最大值1；当且仅当x =2k π-π时，y 取最小值-1。值域为[-1，1]。这里k ∈Z . 定理5 正切函数的性质：由图象知奇函数y =tanx (x ≠k π+ 2π)在开区间(k π-2π, k π+2π)上为增函数, 最小正周期为π，值域为（-∞，+∞），点（k π，0），（k π+2π ，0）均为其对称中心。 定理6 两角和与差的基本关系式：co s(α±β)=co s αco s β s in αs in β,s in (α±β)=s in αco s β±co s αs in β; tan (α±β)= .) tan tan 1()tan (tan βαβα ± 高中数学竞赛标准教材 函数 一、基础知识 定义1 映射，对于任意两个集合A ，B ，依对应法则f ，若对A 中的任意一个元素x ，在B 中都有唯一一个元素与之对应，则称f : A →B 为一个映射。 定义2 单射，若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射。 定义3 满射，若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ，都有一个x ∈A 使得f (x )=y ，则称f : A →B 是A 到B 上的满射。 定义4 一一映射，若f : A →B 既是单射又是满射，则叫做一一映射，只有一一映射存在逆映射，即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射，记作f -1: A →B 。 定义5 函数，映射f : A →B 中，若A ，B 都是非空数集，则这个映射为函数。A 称为它的定义域，若x ∈A , y ∈B ，且f (x )=y （即x 对应B 中的y ），则y 叫做x 的象，x 叫y 的原象。集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域。通常函数由解析式给出，此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围，如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数，若函数f : A →B （通常记作y =f (x )）是一一映射，则它的逆映射f -1: A →B 叫原函数的反函数，通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是：在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y )，然后将x , y 互换得y =f -1(x )，最后指出反函数的定义域即原函数的值域。例如：函数y =x -11的反函数是y =1-x 1(x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称。 定理2 在定义域上为增（减）函数的函数，其反函数必为增（减）函数。 定义7 函数的性质。 （1）单调性：设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2，总有f (x 1) 数列 一、基础知识 定义1 数列，按顺序给出的一列数，例如1，2，3，…，n ，…. 数列分有穷数列和无穷数列两种，数列{a n }的一般形式通常记作a 1, a 2, a 3,…，a n 或a 1, a 2, a 3,…，a n …。其中a 1叫做数列的首项，a n 是关于n 的具体表达式，称为数列的通项。 定理1 若S n 表示{a n }的前n 项和，则S 1=a 1, 当n >1时，a n =S n -S n -1. 定义2 等差数列，如果对任意的正整数n ，都有a n +1-a n =d （常数），则{a n }称为等差数列，d 叫做公差。若三个数a , b , c 成等差数列，即2b =a +c ，则称b 为a 和c 的等差中项，若公差为d, 则a =b -d, c =b +d. 定理2 等差数列的性质：1）通项公式a n =a 1+(n -1)d ；2）前n 项和公式： S n =d n n na a a n n 2 )1(2)(11-+=+；3）a n -a m =(n -m)d ，其中n , m 为正整数；4）若n +m=p +q ，则a n +a m =a p +a q ；5）对任意正整数p , q ，恒有a p -a q =(p -q )(a 2-a 1)；6）若A ，B 至少有一个不为零，则{a n }是等差数列的充要条件是S n =An 2+Bn . 定义3 等比数列，若对任意的正整数n ，都有 q a a n n =+1，则{a n }称为等比数列，q 叫做公比。 定理3 等比数列的性质：1）a n =a 1q n -1 ；2）前n 项和S n ，当q ≠1时，S n =q q a n --1)1(1；当q =1时，S n =na 1；3）如果a , b , c 成等比数列，即b 2=ac (b ≠0)，则b 叫做a , c 的等比中项；4）若m+n =p +q ，则a m a n =a p a q 。 定义4 极限，给定数列{a n }和实数A ，若对任意的ε>0，存在M ，对任意的n >M(n ∈N ),都有|a n -A |<ε，则称A 为n →+∞时数列{a n }的极限，记作.lim A a n n =∞ → 定义5 无穷递缩等比数列，若等比数列{a n }的公比q 满足|q |<1，则称之为无穷递增等比数列，其前n 项和S n 的极限（即其所有项的和）为q a -11（由极限的定义可得）。 定理3 第一数学归纳法：给定命题p (n )，若：（1）p (n 0)成立；（2）当p (n )时n =k 成立时能推出p (n )对n =k +1成立，则由（1），（2）可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 竞赛常用定理 定理4 第二数学归纳法：给定命题p (n )，若：（1）p (n 0)成立；（2）当p (n )对一切n ≤k 的自然数n 都成立时（k ≥n 0）可推出p (k +1)成立，则由（1），（2）可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 定理5 对于齐次二阶线性递归数列x n =ax n -1+bx n -2，设它的特征方程x 2=ax +b 的两个根为α,β:(1)若α≠β，则x n =c 1a n -1+c 2βn -1，其中c 1, c 2由初始条件x 1, x 2的值确定；(2)若α=β，则x n =(c 1n +c 2) αn -1，其中c 1, c 2的值由x 1, x 2的值确定。 二、方法与例题 1．不完全归纳法。 这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律，当然结论未必都是正确的，但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为：特殊→猜想→数学归纳法证明。 例1 试给出以下几个数列的通项（不要求证明）；1）0，3，8，15，24，35，…；2）1，5，19，65，…；3）-1，0，3，8，15，…。 【解】1）a n =n 2-1；2）a n =3n -2n ；3）a n =n 2-2n . 例2 已知数列{a n }满足a 1= 21,a 1+a 2+…+a n =n 2a n , n ≥1，求通项a n . 【解】 因为a 1= 2 1,又a 1+a 2=22·a 2, 高中数学竞赛标准讲义----排列组合与概率 一、基础知识 1．加法原理：做一件事有n 类办法，在第1类办法中有m 1种不同的方法，在第2类办法中有m 2种不同的方法，……，在第n 类办法中有m n 种不同的方法，那么完成这件事一共有N=m 1+m 2+…+m n 种不同的方法。 2．乘法原理：做一件事，完成它需要分n 个步骤，第1步有m 1种不同的方法，第2步有m 2种不同的方法，……，第n 步有m n 种不同的方法，那么完成这件事共有N=m 1×m 2×…×m n 种不同的方法。 3．排列与排列数：从n 个不同元素中，任取m(m ≤n)个元素，按照一定顺序排成一列，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列，从n 个不同元素中取出m 个(m ≤n)元素的所有排列个数，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数，用m n A 表示，m n A =n(n-1)…(n-m+1)= )! (! m n n -,其中m,n ∈N,m ≤n, 注：一般地0n A =1，0！=1，n n A =n!。 4．N 个不同元素的圆周排列数为n A n n =(n-1)!。 5．组合与组合数：一般地，从n 个不同元素中，任取m(m ≤n)个元素并成一组，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合，即从n 个不同元素中不计顺序地取出m 个构成原集合的一个子集。从n 个不同元素中取出m(m ≤n)个元素的所有组合的个数，叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数，用m n C 表示： .)! (!! !)1()1(m n m n m m n n n C m n -=+--= 6．组合数的基本性质：（1）m n n m n C C -=；（2）11--+=n n m n m n C C C ；（3）k n k n C C k n =--11；（4）n n k k n n n n n C C C C 20 10==+++∑= ；（5）111++++-=+++k m k k m k k k k k C C C C ；（6）k n m n m k k n C C C --=。 7．定理1：不定方程x 1+x 2+…+x n =r 的正整数解的个数为11--n r C 。 [证明]将r 个相同的小球装入n 个不同的盒子的装法构成的集合为A ，不定方程x 1+x 2+…+x n =r 的正整数解构成的集合为B ，A 的每个装法对应B 的唯一一个解，因而构成映射，不同的装法对应的解也不同，因此为单射。反之B 中每一个解(x 1,x 2,…,x n ),将x i 作为第i 个盒子中球的个数，i=1,2,…,n ，便得到A 的一个装法，因此为满射，所以是一一映射，将r 个小球从左到右排成一列，每种装法相当于从r-1个空格中选n-1个，将球分n 份，共有11--n r C 种。故定理得证。 推论1 不定方程x 1+x 2+…+x n =r 的非负整数解的个数为.1r r n C -+ 高中数学竞赛讲义（十五） ──复数 一、基础知识 1．复数的定义：设i为方程x2=-1的根，i称为虚数单位，由i 与实数进行加、减、乘、除等运算。便产生形如a+bi（a,b∈R）的数，称为复数。所有复数构成的集合称复数集。通常用C来表示。 2．复数的几种形式。对任意复数z=a+bi（a,b∈R），a称实部记作Re(z),b称虚部记作Im(z). z=ai称为代数形式，它由实部、虚部两部分构成；若将(a,b)作为坐标平面内点的坐标，那么z与坐标平面唯一一个点相对应，从而可以建立复数集与坐标平面内所有的点构成的集合之间的一一映射。因此复数可以用点来表示，表示复数的平面称为复平面，x轴称为实轴，y轴去掉原点称为虚轴，点称为复数的几何形式；如果将(a,b)作为向量的坐标，复数z又对应唯一一个向量。因此坐标平面内的向量也是复数的一种表示形式，称为向量形式；另外设z对应复平面内的点Z，见图15-1，连接OZ，设∠xOZ=θ,|OZ|=r，则a=rcosθ,b=rsinθ,所以z=r(cosθ+isinθ)，这种形式叫做三角形式。若z=r(cosθ+isinθ)，则θ称为z的辐角。若0≤θ<2π，则θ称为z的辐角主值，记作θ=Arg(z). r称为z的模，也记作|z|，由勾股定理知|z|=.如果用e iθ表示cosθ+isin θ，则z=re iθ，称为复数的指数形式。 3．共轭与模，若z=a+bi，（a,b∈R）,则a-bi称为z的共轭复数。模与共轭的性质有：（1）；（2）； （3）；（4）；（5）；（6）；（7）||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|；（8） |z1+z2|2+|z1-z2|2=2|z1|2+2|z2|2；（9）若|z|=1，则。 4．复数的运算法则：（1）按代数形式运算加、减、乘、除运算法则与实数范围内一致，运算结果可以通过乘以共轭复数将分母分为实数；（2）按向量形式，加、减法满足平行四边形和三角形法则；（3）按三角形式，若z1=r1(cosθ1+isinθ1), z2=r2(cosθ2+isinθ2)， 则z1??z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]；若[cos(θθ2)+isin(θ1-θ2)]，用指数形式记为z1z2=r1r2e i(θ1+θ1- 2), 5.棣莫弗定理：[r(cosθ+isinθ)]n=r n(cosnθ+isinnθ). 6.开方：若r(cosθ+isinθ)，则 ，k=0,1,2,…,n-1。 7．单位根：若w n=1，则称w为1的一个n次单位根，简称单位根，记Z1=，则全部单位根可表示为1,,.单位根的基本性质有（这里记，k=1,2,…,n-1）：（1）对任意整数k，若k=nq+r,q∈Z,0≤r≤n-1，有Z nq+r=Z r；（2）对任意整数m，当n≥2时，有=特别1+Z1+Z2+…+Z n-1=0；（3）x n-1+x n-2+…+x+1=(x-Z1)(x-Z2)…(x-Z n-1)=(x-Z1)(x-)…(x-). 平面向量 一、基础知识 定义 1 既有大小又有方向的量，称为向量。画图时用有向线段来表示，线段的长度表示向量的模。向量的符号用两个大写字母上面加箭头，或一个小写字母上面加箭头表示。书中用黑体表示向量，如a. |a|表示向量的模，模为零的向量称为零向量，规定零向量的方向是任意的。零向量和零不同，模为1的向量称为单位向量。 定义2 方向相同或相反的向量称为平行向量（或共线向量），规定零向量与任意一个非零向量平行和结合律。 定理 1 向量的运算，加法满足平行四边形法规，减法满足三角形法则。加法和减法都满足交换律和结合律。 定理2 非零向量a, b 共线的充要条件是存在实数≠λ0，使得a=.b λ f 定理3 平面向量的基本定理，若平面内的向量a, b 不共线，则对同一平面内任意向是c ，存在唯一一对实数x, y ，使得c=xa+yb ，其中a, b 称为一组基底。 定义3 向量的坐标，在直角坐标系中，取与x 轴，y 轴方向相同的两个单位向量i, j 作为基底，任取一个向量c ，由定理3可知存在唯一一组实数x, y ，使得c=xi+yi ，则（x, y ）叫做c 坐标。 定义4 向量的数量积，若非零向量a, b 的夹角为θ，则a, b 的数量积记作a ·b=|a|·|b|cos θ=|a|·|b|cos高中数学竞赛讲义_复数
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