阅读下列材料：小明为了计算1222…2201722018的值-优题课

阅读下列材料：小明为了计算 $1 + 2 + 2^{2} + \dots + 2^{2017} + 2^{2018}$ 的值，采用以下方法：

设 $S = 1 + 2 + 2^{2} + \dots + 2^{2017} + 2^{2018}$ ①

则 $2 S = 2 + 2^{2} + \dots + 2^{2018} + 2^{2019}$ ②

② $-$ ①得 $2 S - S = S = 2^{2019} - 1$

$∴ S = 1 + 2 + 2^{2} + \dots + 2^{2017} + 2^{2018} = 2^{2019} - 1$

请仿照小明的方法解决以下问题：

（1） $1 + 2 + 2^{2} + \dots + 2^{9} =$ 　 $2^{10} - 1$ 　；

（2） $3 + 3^{2} + \dots + 3^{10} =$ 　　；

（3）求 $1 + a + a^{2} + \dots + a^{n}$ 的和 $(a > 0$ ， $n$ 是正整数，请写出计算过程）．

科目数学题型解答题难度中等

知识点：规律型：数字的变化类有理数的混合运算

天水某景区商店销售一种纪念品，这种商品的成本价10元 $/$ 件，已知销售价不低于成本价，且物价部门规定这种商品的销售价不高于16元 $/$ 件，市场调查发现，该商品每天的销售量 $y$ （件 $)$ 与销售价 $x$ （元 $/$ 件）之间的函数关系如图所示．

（1）求 $y$ 与 $x$ 之间的函数关系式，并写出自变量 $x$ 的取值范围；

（2）求每天的销售利润 $W$ （元 $)$ 与销售价 $x$ （元 $/$ 件）之间的函数关系式，并求出每件销售价为多少元时，每天的销售利润最大？最大利润是多少？

某地的一座人行天桥如图所示，天桥高为6米，坡面 $BC$ 的坡度为 $1 : 1$ ，文化墙 $PM$ 在天桥底部正前方8米处 $(PB$ 的长），为了方便行人推车过天桥，有关部门决定降低坡度，使新坡面的坡度为 $1 : \sqrt{3}$ ．（参考数据： $\sqrt{2} \approx 1.414$ ， $\sqrt{3} \approx 1.732)$

（1）若新坡面坡角为 $α$ ，求坡角 $α$ 度数；

（2）有关部门规定，文化墙距天桥底部小于3米时应拆除，天桥改造后，该文化墙 $PM$ 是否需要拆除？请说明理由．

如图，一次函数 $y = kx + b$ 与反比例函数 $y = \frac{4}{x}$ 的图象交于 $A (m, 4)$ 、 $B (2, n)$ 两点，与坐标轴分别交于 $M$ 、 $N$ 两点．

（1）求一次函数的解析式；

（2）根据图象直接写出 $kx + b - \frac{4}{x} > 0$ 中 $x$ 的取值范围；

（3）求 $ΔAOB$ 的面积．

如图，抛物线 $y = a x^{2} + bx + 4$ 交 $x$ 轴于 $A (- 3, 0)$ ， $B (4, 0)$ 两点，与 $y$ 轴交于点 $C$ ，连接 $AC$ ， $BC$ ．点 $P$ 是第一象限内抛物线上的一个动点，点 $P$ 的横坐标为 $m$ ．

（1）求此抛物线的表达式；

（2）过点 $P$ 作 $PM ⊥ x$ 轴，垂足为点 $M$ ， $PM$ 交 $BC$ 于点 $Q$ ．试探究点 $P$ 在运动过程中，是否存在这样的点 $Q$ ，使得以 $A$ ， $C$ ， $Q$ 为顶点的三角形是等腰三角形．若存在，请求出此时点 $Q$ 的坐标，若不存在，请说明理由；

（3）过点 $P$ 作 $PN ⊥ BC$ ，垂足为点 $N$ ．请用含 $m$ 的代数式表示线段 $PN$ 的长，并求出当 $m$ 为何值时 $PN$ 有最大值，最大值是多少？

阅读下面的例题及点拨，并解决问题：

例题：如图①，在等边 $ΔABC$ 中， $M$ 是 $BC$ 边上一点（不含端点 $B$ ， $C)$ ， $N$ 是 $ΔABC$ 的外角 $∠ ACH$ 的平分线上一点，且 $AM = MN$ ．求证： $∠ AMN = 60 °$ ．

点拨：如图②，作 $∠ CBE = 60 °$ ， $BE$ 与 $NC$ 的延长线相交于点 $E$ ，得等边 $ΔBEC$ ，连接 $EM$ ．易证： $ΔABM ≅ ΔEBM (SAS)$ ，可得 $AM = EM$ ， $∠ 1 = ∠ 2$ ；又 $AM = MN$ ，则 $EM = MN$ ，可得 $∠ 3 = ∠ 4$ ；由 $∠ 3 + ∠ 1 = ∠ 4 + ∠ 5 = 60 °$ ，进一步可得 $∠ 1 = ∠ 2 = ∠ 5$ ，又因为 $∠ 2 + ∠ 6 = 120 °$ ，所以 $∠ 5 + ∠ 6 = 120 °$ ，即： $∠ AMN = 60 °$ ．

问题：如图③，在正方形 $A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 中， $M_{1}$ 是 $B_{1} C_{1}$ 边上一点（不含端点 $B_{1}$ ， $C_{1})$ ， $N_{1}$ 是正方形 $A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 的外角 $∠ D_{1} C_{1} H_{1}$ 的平分线上一点，且 $A_{1} M_{1} = M_{1} N_{1}$ ．求证： $∠ A_{1} M_{1} N_{1} = 90 °$ ．