初中高中数学竞赛常用公式表达式总结

初中高中数学竞赛常用公式表达式总结

乘法与因式分解a2-b2=(a+b)(a-b)a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)a3-b3=(a-b(a2+ab+b2)

三角不等式|a+b|≤|a|+|b||a-b|≤|a|+|b||a|≤b-b≤a≤b

（在三角形中，必然有两边之和大于第三边，即为三角不等式。

三角不等式1

三角不等式还有以下推论：两条相交线段AB、CD，必有AC+BD小于AB+CD。|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|(定理)，也称为三角不等式。

加强条件：||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|也成立，这个不等式也可称为向量的三角不等式（其中a，b分别为向量a和向量b）将三角函数的性质融入不等式.如:当X在(0,90*)时,有sinxsin(A/2)=√((1-cosA)/2)sin(A/2)=-√((1-cosA)/2)cos(A/2)=√((1+cosA)/2)cos(A/2)=-√((1+cosA)/2)tan(A/2)=√((1-cosA)/((1+cosA))tan(A/2)=-√((1-cosA)/((1+cosA))ctg(A/2)=√((1+cosA)/((1-cosA))ctg(A/2)=-√((1+cosA)/((1-cosA))

sin^2(α/2)=(1-cosα)/2cos^2(α/2)=(1+cosα)/2

tan^2(α/2)=(1-cosα)/(1+cosα)

sin(α/2)=±[(1-cosα)/2]^(1/2)(正负由α/2所在象限决定）

cos(α/2)=±[(1+cosα)/2]^(1/2)(正负由α/2所在象限决定）

tan(α/2)=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα=±[(1-cosα）/（1+cosα）]^(1/2)

推导：tan（α/2）=sin（α/2）/cos（α/2）=[2sin（α/4）cos（α/4]/[2cos(α/4)^2-1]=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα

和差化积

2sinAcosB=sin(A+B)+sin(A-B)2cosAsinB=sin(A+B)-sin(A-B)2cosAcosB=cos(A+B)-sin(A-B)-2sinAsinB=cos(A+B)-cos(A-B)sinA+sinB=2sin((A+B)/2)cos((A-B)/2cosA+cosB=2cos((A+B)/2)sin((A-B)/2)tanA+tanB=sin(A+B)/cosAcosBtanA-tanB=sin(A-B)/cosAcosBctgA+ctgBsin(A+B)/sinAsinB-ctgA+ctgBsin(A+B)/sinAsinB

某些数列前n项和

1+2+3+4+5+6+7+8+9+…+n=n(n+1)/21+3+5+7+9+11+13+15+…+(2n-1)=n22+4+6+8+10+12+14+…+(2n)=n(n+1)

12+22+32+42+52+62+72+82+…+n2=n(n+1)(2n+1)/6

13+23+33+43+53+63+…n3=n2(n+1)2/41*2+2*3+3*4+4*5+5*6+6*7+…+n(n+1)=n(n

+1)(n+2)/3

正弦定理a/sinA=b/sinB=c/sinC=2R注：其中R表示三角形的外接圆半径余弦定理b2=a2+c2-2accosB注：角B是边a和边c的夹角圆的标准方程(x-a)2+(y-b)2=r2注：（a,b）是圆心坐标

圆的一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0注：D2+E2-4F>0

抛物线标准方程y2=2pxy2=-2pxx2=2pyx2=-2py

直棱柱侧面积S=c*h斜棱柱侧面积S=c"*h正棱锥侧面积S=1/2c*h"正棱台侧面积S=1/2(c+c")h"

圆台侧面积S=1/2(c+c")l=pi(R+r)l球的表面积S=4πr^

圆柱侧面积S=c*h=2pi*h圆锥侧面积S=1/2*c*l=pi*r*l

弧长公式l=a*ra是圆心角的弧度数r>0扇形面积公式s=1/2*l*r锥体体积公式V=1/3*S*H圆锥体体积公式V=1/3*pi*r2h斜棱柱体积V=S"L

注：其中,S"是直截面面积，L是侧棱长柱体体积公式V=s*h圆柱体V=pi*r2h

扩展阅读：高中数学竞赛精华(小结)

高中数学竞赛精华小结

一、三角函数常用公式

由于是讲竞赛，这里就不再重复过于基础的东西，例如六种三角函数之间的转换，两角和与差的三角函数，二倍角公式等等。但是由于现在的教材中常用公式删得太多，有些还是不能不写。先从最基础的开始（这些必须熟练掌握）：半角公式：

sin21cos21cos21cos1cossin1cossin1coscos2tan2积化和差：

sincos1sinsin21cossinsinsin

21coscoscoscos

21sinsincoscos

2和差化积：

sinsin2sin22sinsin2cossin

22coscos2coscos

22coscos2sinsin

22万能公式：

cos

sin22tan21tan1tan2cos221tantan22tan

1tan2三倍角公式：sin33sin4sin34sin60sinsin60cos34cos33cos4cos60coscos60

二、某些特殊角的三角函数值除了课本中的以外，还有一些sincostan156246245146246242375231872514三、三角函数求值

给出一个复杂的式子，要求化简。这样的题目经常考，而且一般化出来都是一个具体值。要熟练应用上面的常用式子，个人认为和差化积、积化和差是竞赛中最常用的，如果看到一些不常用的角，应当考虑用和差化积、积化和差，一般情况下直接使用不了的时候，可以考虑先乘一个三角函数，然后利用积化和差化简，最后再把这个三角函数除下去。举个例子

246coscos7772提示：乘以2sin，化简后再除下去。

7求值：cos

求值：cos10cos50sin40sin80

来个复杂的设n为正整数，求证

22sini1ni2n12n12n另外这个题目也可以用复数的知识来解决，在复数的那一章节里再讲。

四、三角不等式证明

最常用的公式一般就是：x为锐角，则sinxxtanx；还有就是正余弦的有界性。例

求证：x为锐角，sinx+tanx典型例子：an1aanb

cand注：我感觉一般非用不动点不可的也就这个了，所以记住它的解法就足够了。

我们如果用一般方法解决此题也不是不可以，只是又要待定系数，又要求倒数之类的，太复杂，如果用不动点的方法，此题就很容易了令xaxb，即cx2daxb0，

cxd令此方程的两个根为x1，x2，若x1=x2则有

11p

an1x1anx1其中k可以用待定系数法求解，然后再利用等差数列通项公式求解。注：如果有能力，可以将p的表达式记住，p=若x1≠x2则有

2cadan1x1ax1qnan1x2anx2其中k可以用待定系数法求解，然后再利用等比数列通项公式求解。注：如果有能力，可以将q的表达式记住，q=

acx1

acx2(3)特征根法

特征根法是专用来求线性递推式的好方法。

先来了解特征方程的一般例子，通过这个来学会使用特征方程。①an2pan1qan

特征方程为x2=px+q，令其两根为x1，x2

nn则其通项公式为anAx1，A、B用待定系数法求得。Bx2②an3pan2qan1ran

特征方程为x3=px2+qx+r，令其三根为x1，x2，x3

则其通项公式为anAx1Bx2Cx3，A、B、C用待定系数法求得。

注：通过这两个例子我们应当能够得到特征方程解线性递归式的一般方法，可以试着写出对于一般线性递归式的特征方程和通项公式，鉴于3次以上的方程求解比较困难，且竞赛中也不多见，我们仅需掌握这两种就够了。(4)数学归纳法

简单说就是根据前几项的规律猜出一个结果然后用数学归纳法去证。这样的题虽说有不少但是要提高不完全归纳的水平实在不易。大家应当都会用数学归纳法，因此这里不详细说了。

nnn但需要记得有这样一个方法，适当的时候可以拿出来用。(5)联系三角函数

三角函数是个很奇妙的东西，看看下面的例子

an12an21an看起来似乎摸不着头脑，只需联系正切二倍角公式，马上就迎刃而解。

注：这需要我们对三角函数中的各种公式用得很熟，这样的题目竞赛书中能见到很多。例

数列an定义如下：a12，求an通项。2，an124an注：这个不太好看出来，试试大胆的猜想，然后去验证。

(6)迭代法

先了解迭代的含义

f0xx，f1xfx，f2xffx，f3xfffx，

f右上角的数字叫做迭代指数，其中f再来了解复合的表示

nx是表示fnx的反函数

fgxfgx，fghxfghx

如果设Fxg1fgx，则Fnxg1fngx，就可以将求F(x)的迭代转变为

求f(x)的迭代。这个公式很容易证明。使用迭代法求值的基础。

而在数列中我们可以将递推式看成an1Fan，因此求通项和求函数迭代就是一样的了。我们尽量找到好的g(x)，以便让f(x)变得足够简单，这样求f(x)的n次迭代就很容易得到了。从而再得到F(x)的n次迭代式即为通项公式。练习

an满足a11，a22，a2n1已知数列a2na2n1，a2n2a2n1a2n，试求数列的2通项公式。

注：此题比较综合，需熟练掌握各种求通项公式的常用方法。

下面是我的一个原创题目：

已知数列an满足a10，a21，an1nanan1，求该数列的通项公式。

2数列求和

求和的方法很多，像裂项求和，错位相减等等，这些知识就算单纯应付高考也应该都掌握了，这里不再赘述。主要写竞赛中应当掌握的方法阿贝尔恒等式。阿贝尔（Abel）恒等式有多种形式，最一般的是

abSbkkkk1k1knn1kbk1Snbn

其中Skai1k

注：个人认为，掌握这一个就够了，当然还有更为一般的形式，但是不容易记，也不常用。Abel恒等式就是给出了一个新的求和方法。很多时候能简化不少。例：假设a1a2an0，且

a1，求证：2ii1i1nnaiii11

计数问题1抽屉原则

我第一次接触抽屉原则，是在一本奥赛书的答案上，有一步骤是：由抽屉原则可得，于是我就问同学，什么是抽屉原则，同学告诉我，三个苹果放进两个抽屉，必有一个抽屉里至少有两个苹果。后来才发现，抽屉原则不只是这么简单的，它有着广泛的应用以及许多种不同的变形，下面简单介绍一下抽屉原则。抽屉原则的常见形式

一，把n+k（k≥1）个物体以任意方式全部放入n个抽屉中，一定存在一个抽屉中至少有两个物体。

二，把mn+k（k≥1）个物体以任意方式全部放入n个抽屉中，一定存在一个抽屉中至少有m+1个物体。

三，把m1+m2+…+mn+k（k≥1）个物体以任意方式全部放入n个抽屉中，那么后在一个抽屉里至少放入了m1+1个物体，或在第二个抽屉里至少放入了m2+1个物体，，或在第n个抽屉里至少放入了mn+1个物体

四，把m个物体以任意方式全部放入n个抽屉中，有两种情况：①当n|m时（n|m表示n整除m），一定存在一个抽屉中至少放入了个抽屉中至少放入了[

m个物体；②当n不能整除m时，一定存在一nm]+1个物体（[x]表示不超过x的最大整数）n五，把无穷多个元素分成有限类，则至少有一类包含无穷多个元素。注：背下来上面的几种形式没有必要，但应当清楚这些形式虽然不同，却都表示的一个意思。理解它们的含义最重要。在各种竞赛题中，往往抽屉原则考得不少，但一般不会很明显的让人看出来，构造抽屉才是抽屉原则中最难的东西。一般来说，题目中一旦出现了“总有”“至少有”“总存在”之类的词，就暗示着我们：要构造抽屉了。

从自然数1，2，3，99，100这100个数中随意取出51个数来，求证：其中一定有两个数，它们中的一个是另一个的倍数.

用2种颜色涂5×5共25个小方格，证明：必有一个四角同色的矩形出现.

2容斥原理

容斥原理常常使用，其实说简单点，就是从多的往下减，减过头了在加回来，又加多了再减，减多了再加，最终得到正确结果。对于计数中容易出现重复的题目，我们常常采用容斥原理，去掉重复的情况。容斥原理基本形式：

nA1A2An|Ai|i11ijnAiAj1ijknAiAjAk1n1A1A2An

其中|A|表示集合A中元素的个数。

在不大于201*的正整数中，至少可被3,5,7之一整除？

由数字1，2，3，4，5组成的n位数，要求n位数中这五个数字每个至少出现一次，求所有这种n位数的个数。

3递推方法

许多竞赛题目正面计算十分困难，于是我们避开正面计算，先考虑n-1时的情况，在计算n时的情况比n-1时的情况增添了多少，然后写出一个递推式，这样就可以利用数列的知识进行解决，但一般要求根据递推式求通项的能力要比较强，适合擅长数列的同学使用。设m为大于1的正整数，数列{an}满足：a1+a2++an模m余0，0注：此题即为很好的映射计数例子。因为即便不用映射我们可以把A(n)求出来，再把B(n+2)求出来，然后比较后会发现两者相等，但这显然是超大工作量，如果使用了映射计数，我们只需用一些技巧，在A(n)和B(n+2)中建立双射，此题即得到证明。

二，建立单射或满射

设n为正整数，我们称{1,2,,2n}的一个排列{x1，x2,,x2n}具有性质P：如果存在1≤i≤2n-1，使得|xi-xi+1|=n，求证：对任何n，具有性质P的排列比不具有性质P的排列个数多。

注：映射计数可能会有一定难度，如果觉得掌握不了也不要灰心，只要多练，时间一长自然就会了。

不等式与最值1平均不等式设aiR(i=1,2,…,n)调和平均值：Hnn1i1ain

几何平均值：Gnnai1nini

算术平均值：Anai1nn

方幂平均值：Gnai12in

HnGnAnGn

等号成立当且仅当a1a2an注意：运用平均不等式需注意各项均为正数！题外话：有很多同学十分“痛恨”

这两个符号，总是看不懂，其实这两个符号是

绝对好用的，并且以后会常常遇到，在大学课本中更是家常便饭，多看几次自然也就习惯了。例题：

求证：4a14b14c14d16a,b,c,dR，且abcd1，分析：

为了凑出a+b+c+d，以便充分利用条件，将4a+1,4b+1,4c+1,4d+1视作整体，利用平均不等式。

2柯西不等式及其变形设ai,biR(i=1,2,…,n)，则

nn2n2aibiaibii1i1i1其中等号成立，当且仅当

2ai为定值bi注：这个式子在竞赛中极为常用，只需简记为“积和方小于方和积”。等号成立条件比较特殊，要牢记。此外应注意在这个式子里不要求各项均是正数，因此应用范围较广。常用变形一：

若aiR，biR(i=1,2,…,n)，则nainai2i1ni1bibii12注：要求bi为正数常用变形二：

若ai，biR(i=1,2,…,n)，则

nainaii1ni1biaibii12注：要求ai，bi均为正数。当然，这两个式子虽常用，但是记不记并不太重要，只要将柯西不等式原始的式子记得很熟，这两个式子其实是一眼就能看出来的，这就要求我们对柯西不等式要做到活学活用。例：若5a6b7c4d1，求3a2b5cd的最小值。并指出等号成立的条件。分析：

由于a,b,c,d各项系数不同，而且既有1次项，又有2次项，显然要用柯西不等式。而且使用柯西不等式不受-7c这项的影响。使用时，注意写明等号成立条件，检验最小值能否取到。

柯西不等式推广赫尔德不等式若ai，biR(i=1,2,…,n)，p>1，q>1且

1p1q2222111则pqpqababiiii

i1i1i1注：这个式子成立的前提挺多，不难看出当p=q=2时，这个式子即为柯西不等式。3排序不等式4琴生不等式

首先来了解凸函数的定义

一般的，设f(x)是定义在(a,b)内的函数如果对于定义域内的任意两数x1，x2都有

nnnxx2fx1fx2f122则称f(x)是(a,b)内的下凸函数，一般说的凸函数，也就是下凸函数，例如y=x2，从图像上即

可看出是下凸函数，也不难证明其满足上述不等式。如果对于某一函数上述不等式的等号总是不能成立，则称此函数为严格凸函数。注：凸函数的定义为我们提供了极为方便地证明一个函数为凸函数的方法。这个方法经常使用。此外利用二阶求导也可以判断一个函数为凸函数，凸函数的二阶导数是非负数。凸函数具有的常用性质性质一：

对于(a,b)内的凸函数f(x)，有

nxifi1nfxii1nn

注：此即常说的琴生不等式。性质二：加权的琴生不等式对于(a,b)内的凸函数，若

ai1ni1，则

nnfaixiaifxii1i注：加权琴生不等式很重要，当ai1时，即为原始的琴生不等式。n注：另外，对于上面有关凸函数和琴生不等式的部分，如果将不等号全部反向，则得到的便是凹函数，以及凹函数的琴生不等式。例

n设xi>0（i=1,2,…,n），

xi1i1，求证：i1nxi1xii1nxi

n1注：不仅要用琴生不等式，注意知识综合利用。

5利用二次函数的性质

一般来说，许多题目是涉及x，y，z三个量的证明题，由于二次函数的性质十分好用，因此凑出一个关于其中一个字母的二次函数，进而利用二次函数的性质可以解决最值问题。例

设x,y,z≥0，且x+y+z=1，求xy+yz+zx-3xyz的最大最小值。提示：

43z1zz214z3z2将x=1-y-z代入，整理成关于y的二次函数，最值即为

43z1整理后不难得到z=0和z=1式分别取到最大值即可。

2，

1和最小值0，然后只需举一例证明能够取到

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