内容正文:
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北京二中 2024—2025学年度高三年级校模试卷
数学
命题人: 王逸飞 审核人: 邱松___
一、单选题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分.选出符合题目要求的一项)
1.已知集合 { | 2}A x y x , { | 3B x x 或 3}x ,则 ( )RA B ð ( ).
A. ( , 3) ( 2, ) B. [ 3, 2] C. [ 2,3] D. ( , 2) (3, )
2.已知复数 z满足 2(1 i) 2 4iz ,其中 i为虚数单位,则复数 z的共轭复数 z 的虚部为( ).
A. i B. i C. 1 D. 1
3.已知非零向量 a, b
满足 0a b
, | | 3a
,且 a与 a b
的夹角为
4
,则 | |b
( ).
A. 6 B. 3 2 C. 2 2 D. 3
4.下列函数是奇函数,且函数值恒小于 1的是( ).
A.
2 1( )
2 1
x
xf x
B. 1ln
1
xf x
x
C. ( ) | sin |f x x D.
1 1
3 3( )f x x x
5.设直线 l经过抛物线 2 8x y 的焦点,P为直线 l上任意一点,过 P总能作圆 2 2 1x y 的切线,则直线 l斜
率 k的最大值为( ).
A. 3
3
B. 3 C. 2 D. 1
6.设 , 是三角形的两个内角,下列结论中正确的是( ).
A.若
2
,则 sin sin 1 B.若
2
,则 cos cos 1
C.若
2
,则 sin sin 2 D.若
2
,则 cos cos 2
7.无穷等比数列 na 各项都为正数,前 n项和为 nS ,则“ na 是递减数列”是“ * 2, 3n nn N S S ”的( ).
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
8.我国古代数学名著《九章算术》中记载的“刍甍” ( )chumeng 是底
面为矩形,顶部只有一条棱的五面体.如下图五面体 ABCDEF是一个
刍甍,其中四边形 ABCD为矩形,其中 8AB , 2 3AD , ADE
与 BCF 都是等边三角形,且二面角 E AD B 与 F BC A 相等,则 EF长度的取值范围为( ).
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A. (2,14) B. (2,8) C. (0,12) D. (2,12)
9.月相是指天文学中对于地球上看到的月球被太阳照亮部分的称呼 .1854年,爱尔兰学者在大英博物馆所藏
的一块巴比伦泥板上发现了一个记录连续 15天月相变化的数列,记为 na ,其将满月等分成 240份,
(1 15ia i 且 *)i N 表示第 i天月球被太阳照亮部分所占满月的份数.例如,第 1天月球被太阳照亮部分占满
月的
5
240
,即 1 5a ;第 15天为满月,即 15 240.a 已知 na 的第 1项到第 5项是公比为 q的等比数列,第
5项到第 15项是公差为 d的等差数列,且 q,d均为正整数,则 6a ( ).
A. 80 B. 96 C. 100 D. 112
10.曲线 C: 1m nx y ,其中 m,n均为正数,则下列命题错误..的是( ).
A.当 3m , 1n 时,曲线 C关于 0,1 中心对称 B.当 1
2
m ,
1
2
n 时,曲线 C是轴对称图形
C.当 4m , 2n 时,曲线 C所围成的面积小于 π
D.当 3m , 2n 时,曲线 C上的点与 0,0 距离的最小值等于 1
二、填空题(本题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分)
11.在 5
2( )x
x
的二项展开式中, 2x 的系数为 .(用数字作答 )
12.已知双曲线 2 2 1kx y 的一条渐近线与直线 2 1 0x y 垂直,那么双曲线的离心率为 ;
渐近线方程为 .
13.已知角 的终边经过点 (1, 2)P ,函数 ( ) sin ( )( 0)f x x 图象的相邻两条对称轴之间的距离等
于
π
3
,则
π( )
12
f _______.
14.已知函数 ( )f x
π
π π, ,
2 2
πcos , π
2
e 4 , πx
a x x
x x
a x
,若 ( )f x 是
π ,
2
上的单调函数,则 a的一个取值为________;
若 ( )f x 有最小值,则 a的取值范围是 .
15.已知 na 是各项均为正数的无穷数列,其前 n项和为 nS ,且 *
1 1 1
n n
n N
a S
给出下列四个结论:
① 2 1a a ; ② na 各项中的最大值为 2; ③ *k N ,使得 1ka ; ④ *n N ,都有 1.nS n
其中所有正确结论的序号是__________.
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三、解答题(本题共 6 小题,共 85 分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
16. (本小题满分 13分 )在 ABC 中,角 , ,A B C的对边分别为 , ,a b c,且 cos 2 cos .a B a b A
(Ⅰ)求
sin
sin
C
A
的值;
(Ⅱ)若 3b ,从下列三个条件中选出一个条件作为已知,使得 ABC 存在且唯一确定,求 ABC 的面积.
条件①:
11cos
16
B ; 条件②: 15sin
4
C ; 条件③: ABC 的周长为 9.
注:若选择条件不合要求,本小题得 0 分;若选择多个条件,按所选第一个条件计入.
17. (本小题满分 13分 )某公司有甲乙两条生产线生产同一种产品,为了解产品的质量情况,对两条生产线
生产的产品进行简单随机抽样,经检测得到了两项质量指标 A、B的值,记为 ,A Bq q ,定义产品的指标偏差
| 1 | | 2 |A BQ q q ,数据如下表:
假设用频率估计概率,且每件产品的质量相互独立.
(Ⅰ)从甲生产线上随机抽取一件产品,估计该产品满足 1Aq 且 2Bq 的概率;
(Ⅰ)从甲乙两条生产线上各随机抽取一件产品,设 X表示这两件产品中满足 2Bq 的产品数,求 X的分
布列和数学期望 E X ;
(Ⅲ)已知 Q的值越小则该产品质量越好.如果甲乙两条生产线各生产一件产品,根据现有数据判断哪条
生产线上的产品质量更好?(直接写出结论即可)
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18. (本小题满分 14分 )如图,四边形 ABCD是正方形,EA 平面 ABCD, //EA PD,
2 2AD PD EA ,F,G,H分别为 PB,EB,PC的中点.
(Ⅰ)求证: //FG 平面 PED;
(Ⅱ)求平面 FGH与平面 PBC所成锐二面角的大小;
(Ⅲ)在线段 PC上是否存在一点 M,使直线 FM与直线 PA所成的角为
3
?若存在,
求出线段 PM的长;若不存在,请说明理由.
19. (本小题满分 15分 )已知椭圆
2 2
2 2: 1( 0)
x yC a b
a b
的短轴长为 2,离心率为 2 .
2
(Ⅰ)求椭圆 C的方程;
(Ⅱ)点 P是椭圆 C上一点,且在第一象限内,过 P作直线交 y轴正半轴于 A点,交 x轴负半轴于 B点,
与椭圆 C的另一个交点为 E,且 PA AB ,点 Q是 P关于 x轴的对称点,直线 QA与椭圆 C的另一个交点
为 .F
( )i 证明:直线 AQ,AP的斜率之比为定值;
( )ii 求直线 EF的斜率的最小值.
20. (本小题满分 15分 )已知函数 2( ) ( 1) lnf x a x x , a R , 1e xg x .
(Ⅰ)证明: 1g x
x
在区间 (1, ) 恒成立;
(Ⅱ)若 ( )f x 的最小值为 0,求 a的值;
(Ⅲ)若
11( ) sin( 1) e xf x a x
x
在区间 (1, ) 内恒成立,求 a的取值范围.
21. (本小题满分 15分 )设 na 和 nb 均为各项互不相等的 N项数列,其中 , 1,2, ,i ia b N , 1,2, , .i N
记数列 C: 1c , 2c ,…, Nc ,其中 k k kc a b , 1,2, , .k N
(Ⅰ)写出所有满足条件的数列 na 和 nb ,使得数列 : 1, 1,0,2C ;
(Ⅱ)若 2024N ,C是公差不为 0的等差数列,求证: i ia b 为定值;
(Ⅲ)若 C为各项互不相等的数列,记 C中最大的数为 P,最小的数为 Q,求 P Q 的最小值.
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2025 校模数学参考答案
一、选择题(每小题 4分)
1 2 3 4 5
D C D A B
6 7 8 9 10
C A A B C
二、填空题(每小题 5分)
11. 80 12. 5
2
;
1
2
y x 13. 10
10
14.
1,
2
任取即可 ;
1[ ,0]
4
15.①②④
三、解答题(共 85分)
16. ( 13分 )在 ABC 中,角 , ,A B C的对边分别为 , ,a b c,且 cos 2 cos .a B a b A
(1)求
sin
sin
C
A
的值; (2)若 3b ,从下列三个条件中选出一个条件作为已知,使得 ABC 存在且唯一确定,
求 ABC 的面积.条件①:
11cos
16
B ;条件②: 15sin
4
C ;条件③: ABC 的周长为 9.
【答案】 (1)解:因为 cos 2 cosa B a b A ,由正弦定理得 sin cos 2sin cos sinA B A A B ,
即 2sin sin cos cos sin sin( )A A B A B A B ,可得 sin sin sinA B C C , 可得 sin 2
sin
C
A
.
(2)解:由 (1)得 sin 2sinC A ,由正弦定理得 2c a ,
若选条件①:由余弦定理得
2 2 2
cos
2
a c bB
ac
,即
2 2
2
4 9 11
4 16
a a
a
,又由 0a ,解得 2a ,则 4c ,
此时 ABC 存在且唯一确定,因为
11cos 0
16
B ,则 0,
2
B
,可得 2
3 15sin 1
16
B cos B ,
所以
1 1 3 15 3 15sin 2 4
2 2 16 4ABC
S ac B ;
若选条件②:由
15sin
4
C ,因为 c a ,即 C A ,若 C为锐角,则 2
1cos 1
4
C sin C ,
由余弦定理
2 2 2
cos
2
a b cC
ab
,即
2 21 9 4
4 6
a a
a
,整理得 22 6 0a a ,且 0a ,解得
3
2
a ,
则 3c ;若 C为钝角,则 2 1cos 1
4
C sin C ,由余弦定理得
2 2 2
cos
2
a b cC
ab
,
即
2 21 9 4
4 6
a a
a
,整理得 22 6 0a a ,解得 2a ,则 4c ; ABC 不唯一确定,不合题意;
若条件③:因为 9a b c ,即 3 2 9a a ,解得 2a ,则 4c ,所以此时 ABC 存在且唯一确
定,由余弦定理得
2 2 2 4 16 9 11cos 0
2 2 2 4 16
a c bB
ac
,因为 0,
2
B
,可得 2
3 15sin 1
16
B cos B ,
所以
1 1 3 15 3 15sin 2 4
2 2 16 4ABC
S ac B .
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17. ( 13分 )某公司有甲乙两条生产线生产同一种产品,为了解产品的质量情况,对两条生产线生产的产品进
行简单随机抽样,经检测得到了两项质量指标 A、B的值,记为 ,A Bq q ,定义产品的指标偏差
| 1 | | 2 |A BQ q q ,数据如下表:
假设用频率估计概率,且每件产品的质量相互独立.
(1)从甲生产线上随机抽取一件产品,估计该产品满
足 1Aq 且 2Bq 的概率;
(2)从甲乙两条生产线上各随机抽取一件产品,设 X
表示这两件产品中满足 2Bq 的产品数,求 X的分布
列和数学期望 E X ;
(3)已知 Q的值越小则该产品质量越好.如果甲乙两条生产线各生产一件产品,根据现有数据判断哪条生产
线上的产品质量更好?并说明理由.
【答案】解: (1)记 A表示“从甲生产线上随机抽取一件产品,该产品满足 1Aq 且 2Bq ”.
用频率估计概率,则 3 .
10
P A 所以该产品满足 1Aq 且 2Bq 的概率为
3 .
10
(2)由表格数据,用频率估计概率,可得“从甲生产线上随机抽取一件产品,该产品满足 2Bq ”的概率为
5 1
10 2
;“从乙生产线上随机抽取一件产品,该产品满足 2Bq ”的概率为
7 .
8
由题意,X的所有可能取值为 0,1,2. 1 1 10
2 8 16
P X , 1 1 1 7 11
2 8 2 8 2
P X ,
1 7 72 .
2 8 16
P X
所以 X的分布列为:
X 0 1 2
P
1
16
1
2
7
16
所以 X的数学期望为 1 1 7 110 1 2 .
16 2 16 8
E X
(3)甲生产线上的产品质量更好.
从甲乙两生产线的样本中各随机取一件,则
甲生产线上的 Q值小于乙的概率为
7 4 4 5 5 4 3 5 2 6 9 1
8 10 16 2
,
所以甲生产线上的产品质量更好.
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18. ( 14分 )如图,四边形 ABCD是正方形, EA 平面 ABCD, //EA PD,
2 2AD PD EA ,F,G,H分别为 PB,EB,PC的中点.
(Ⅰ)求证: //FG 平面 PED;
(Ⅱ)求平面 FGH与平面 PBC所成锐二面角的大小;
(Ⅲ)在线段 PC上是否存在一点 M,使直线 FM与直线 PA所成的角为
3
?若存在,求出线段 PM的长;
若不存在,请说明理由.
【答案】 (1)证明:因为 F,G分别为 PB,BE的中点,所以 // .FG PE
又 FG 平面 PED, PE 平面 PED,所以 //FG 平面 .PED
(2)解:因为 EA 平面 ABCD, //EA PD,所以 PD 平面 ABCD,又 AD、CD在平面 ABCD内,
所以 PD AD , .PD CD 又因为四边形 ABCD是正方形,所以 .AD CD 如图建立空间直角坐标系,
因为 2 2AD PD EA ,所以 (0, 0, 0)D , (0,0, 2)P , (2,0,0)A , (0, 2, 0)C , (2,0,1).E (2, 2, 0)B
因为 F,G,H分别为 PB,EB,PC的中点,所以 (1,1,1)F ,
1(2,1, )
2
G , (0,1,1).H
所以
1( 1,0, )
2
GF
,
1( 2,0, )
2
GH
,
设 1 1 1 1( , , )n x y z
为平面 FGH的一个法向量,则 1
1
0
0
n GF
n GH
,即
1 1
1 1
1 0
2
12 0
2
x z
x z
,
再令 1 1y ,得 1 (0,1,0).n
(2, 2, 2), (0, 2, 2)PB PC
,
设 2 2 2 2( , , )n x y z
为平面 PBC的一个法向量,则 2
2
0
0
n PB
n PC
,即 2 2 2
2 2
2 2 2 0
2 2 0
x y z
y z
,
令 2 1z ,得 2 (0,1,1).n
所以
1 2
1 2
1 2
| | 1 2| cos , | .
2| | | | 1 2
n nn n
n n
所以平面 FGH与平面 PBC所成锐二面角的大小为 .
4
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(3)在线段 PC上存在点 M,使直线 FM与直线 PA所成角为
3
证明:假设在线段 PC上存在点 M,使直线 FM与直线 PA所成角为 .
3
依题意可设 PM PC
,其中 0 1. 由 (0, 2, 2)PC
,则 (0, 2 , 2 ).PM
又因为 , ( 1, 1,1)FM FP PM FP
,所以 ( 1, 2 1,1 2 ).FM
又直线 FM与直线 PA成
3
角, (2, 0, 2)PA
,所以
1| cos , |
2
FM PA
,
即 2
1 | 2 2 4 |
2 2 2 1 2(2 1)
,解得
5 .
8
所以
5 5(0, , )
4 4
PM
, 2
5 5 2| | 0 2 ( ) .
4 4
PM
所以,在线段 PC上存在点 M,使直线 FM与直线 PA所成角为 60 ,此时 PM的长为
5 2 .
4
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19. ( 15分 )已知椭圆
2 2
2 2: 1( 0)
x yC a b
a b
的短轴长为 2,离心率为 2 .
2
(1)求椭圆 C的方程;
(2)点 P是椭圆 C上一点,且在第一象限内,过 P作直线交 y轴正半轴于 A点,交 x轴负半轴于 B点,与椭
圆 C的另一个交点为 E,且 PA AB ,点 Q是 P关于 x轴的对称点,直线 QA与椭圆 C的另一个交点为 .F
( )i 证明:直线 AQ,AP的斜率之比为定值; ( )ii 求直线 EF的斜率的最小值.
【答案】解:由题意得
2 2 2
2 2
2
2
b
c
a
a b c
,解得
2
1
a
b
,椭圆 C的方程:
2
2 1
2
x y ;
(2)( )i 设 P点的坐标为 0 0( , )x y ,点Q是 0 0( , )P x y 关于 x轴的对称点,PA AB , 0 0( , )Q x y , 0
1(0, )
2
A y ,
直线 QA的斜率为 0 0 0
0 0
1
32
2QA
y y yk
x x
,PA的斜率为
0 0
0
0 0
1
2
2PA
y y yk
x x
, 3
QA
PA
k
k
,
直线 AQ,AP的斜率之比为定值.
( )ii 设直线 PA的方程为 .y kx m 联立方程组 2 22 2
y kx m
x y
,化简得 2 2 2(1 2 ) 4 2 2 0k x kmx m ,
设 E点的坐标是 1 1( , )x y ,
2
0 1 2
2 2
1 2
mx x
k
,即 x1
2
2
0
2 2
1 2
m
k x
,y1
2
2
0
2 1
1 2
k m
m
k x
,
E 点的坐标是
22
2 2
0 0
2 12 2( , )
1 2 1 2
k mm m
k x k x
,
由 ( )i 可知,直线 QA的方程是 3y kx m , F 点的坐标是
22
2 2
0 0
6 12 2( , )
1 18 1 18
k mm m
k x k x
,
直线 EF的斜率
2 2
2 2 2
0 0
2 2
2 2
0 0
6 1 2 1
1 18 1 2 6 1.
2 2 2 2 4
1 18 1 2
EF
k m k m
m m
k x k x kk
m m k
k x k x
0k ,
26 1 1 1 1 1 66 2 6 .
4 4 4 2EF
kk k k
k k k
当且仅当
16k
k
,即 6
6
k 时, EFk 有最小值
6 .
2
直线 EF的斜率的最小值是 6 .
2
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20. ( 15分 )已知函数 2( ) ( 1) lnf x a x x , a R , 1e xg x .
(Ⅰ)证明: 1g x
x
在区间 (1, ) 恒成立;
(Ⅱ)若 ( )f x 的最小值为 0,求 a的值;
(Ⅲ)若
11( ) sin( 1) e xf x a x
x
在区间 (1, ) 内恒成立,求 a的取值范围.
【答案】解:(Ⅰ) g x 在 (1, ) 恒正,故等价于证明 1ex x 在区间 (1, ) 恒成立.
取 1exh x x , 1e 1 0xh x ,故 h x 在区间 (1, ) 单调递增,所以 0 0h x h .
故原不等式恒成立.
(Ⅱ)
22 1( ) , 0axf x x
x
,当 0a 时,函数 ( )f x 的单调递减区间是 (0, ) , ( )f x 不存在最小值;
当 0a 时,函数 ( )f x 的单调递减区间是
1(0, )
2a
,单调递增区间是
1( , ).
2a
则 ( )f x 的最小值为 1 1 1( ) ln 2
2 2 2
f a a
a
,令
1 1( ) ln 2 , 0
2 2
h a a a a ,则
1 1 2( ) 1
2 2
ah a
a a
,
( )h a 的单调递增区间是
1(0, )
2
,单调递减区间是
1( , )
2
,
1( ) ( ) 0.
2
h a h
即当
1
2
a 时, ( )f x 的最小值为 0,
1 .
2
a
(Ⅲ)记
11( ) ( ) sin ( 1) xg x f x a x e
x
,则当 0a 时,由(Ⅱ)知, ( )f x 在 (0, ) 上单调递减,所以
( ) (1) 0.f x f 11sin( 1) e 0xa x
x
对 (1, ) 恒成立,又当 1x 时,由(Ⅰ)知, 1 1
1 1e
e
x
x x
,
取 1x 时, 11 1sin( 1) e sin( 1 1) e 0
1
xa x a
x
,则与已知不等式矛盾.
当 0 1a 时, 1 12 2
1 1 1( ) ( ) sin ( 1) e 2 cos ( 1) ex xg x f x a x ax a x
x x x
,
(1) 1 0g a ,由(Ⅰ)知
2
2 2
1 1 1 (2 1)( 1)( ) 2 x axg x ax a
x x x x
,
当 2 1 0ax 时,
1x
a
,取
11x
a
,则 1(1 ) 0g
a
,
从而由函数零点存在定理知,存在 0
1(1,1 )x
a
,使 0( ) 0g x ,
当 0(1, )x x 时, ( ) 0g x , ( )g x 在 0(1, )x 单调递减, ( ) (1) 0g x g ,与已知不等式矛盾.
当 1a
时,
2 2
2 2 2
1 1 1 (2 1)( 1) (2 1)( 1)( ) 2 0x ax x xg x ax a
x x x x x
,
( )g x 在 (1, ) 单调递增,从而, ( ) (1) 0g x g ,满足题意. 综上可知 1.a
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21. ( 15分 )设 na 和 nb 均为各项互不相等的 N项数列,其中 , 1,2, ,i ia b N , 1,2, , .i N 记数列 C: 1c ,
2c ,…, Nc ,其中 k k kc a b , 1,2, , .k N
(1)写出所有满足条件的数列 na 和 nb ,使得数列 : 1, 1,0,2C ;
(2)若 2024N ,C是公差不为 0的等差数列,求证: i ia b 为定值;
(3)若 C为各项互不相等的数列,记 C中最大的数为 P,最小的数为 Q,求 P Q 的最小值.
【答案】解: (1)显然 4N ,因为 1 min 1a ,
根据 , k k kc a b ,则 1 min 1a , 1 max 3a , 4 4min max1, 2b b ,
从而满足条件的答案有 4组,分别为:
:1,2,4,3, : 2,3,4,1n na b ; : 2,1,4,3, : 3,2,4,1n na b ;
: 2,3,1,4, : 3,4,1,2n na b ; : 3,2,1,4, : 4,3,1,2.n na b
(2)记等差数列 C的公差为 ( 0)d d ,
由 , {1,2, ,2024}, , 1,2, ,2024i i k k ka b c a b k ,
得 12023 2023c ,则 2024 14046 4046.c c
由 2024 1 2023c c d ,得 { 2, 1,1,2}.d
因为 , 1,2, ,2024i ia b ,且 na 和 nb 均为各项互不相等的 2024项数列,
所以
2024 2024 2024
1 1 1
0i i i
i i i
c a b
,
所以
2024 1 2024
1
2024
0
2ii
c c
c
,即 1 2024 1012 1013 0.c c c c
所以公差 1013 1012 2.d c c
不妨设公差 2d ,则 : 2023, 2021, ,2021,2023C ,
而 2023 只能由 1和 2024得到,去除两端的数后 2021 只能由 2和 2023得到
以此类推,于是 i ia b 总为定值 2025.
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(3)由题意,数列 C中有 N个不同的整数,则 1P Q N
,当且仅当数列 C为 N个连续整数时取等号,
当 N为偶数时,若存在数列 C,使得 1P Q N ,则 1
1
( 1) .
2
N
i
i
i
N c c Nc
由 N为偶数,知 1 1ic c N 为奇数,则
1
N
i
i
c
不可能为 0.
这与
1 1 1
0
N N N
i i i
i i i
c a b
矛盾,
所以当 N为偶数时, .P Q N
当 N为偶数时,如果数列 :1,2,3, , 1, , 1, 2, , 1,
2 2 2 2n
N N N Na N N ;
数列 : 2,4,6, , 2, ,1,3, , 3, 1nb N N N N ;
那么数列 : 1, 2, 3, , 1, , , 1, , 2,1
2 2 2 2
N N N NC ,此时满足 .P Q N
当 N为奇数时,如果数列 1 1 1 1:1,2,3, , 1, , 1, 2, , 2, 1,
2 2 2 2n
N N N Na N N N ;
数列 : 2,4,6, , 3, 1,1,3, , 4, 2,nb N N N N N ;
那么数列
1 1 1 1: 1, 2, , 1, , , 1, , 2,1,0
2 2 2 2
N N N NC ,此时 1.P Q N
综上,当 N为偶数时, P Q 最小值为 N;当 N为奇数时, P Q 最小值为 1.N