边中有两边相邻,设为图中AB、AE.若有一边为BF=1,则ABFE成单位正方形,第五点在直线AE、BF外不可能与这四点成凸五边形.所以与B相邻的另一边为图中BC.同理与E相邻的另一边为图中ED.这
E3-043 一位船长来到了金银岛上,他知道宝藏埋在△ABC与△DEF的垂心连线的中点T的下面.其中A、B、C、D、E、F是圆形岸边的六棵棕榈树,但并不知哪棵树对应哪个字母,他为了找到宝藏,最多需要在几个点进行挖掘?
【题说】 1995年城市数学联赛高年级高水平题5. 【解】 建立平面直角坐标系,使得圆形海岸线恰是单位圆x2+y2=1.设A、B、C、D、E、F的坐标分别为(cosθA,sinθA)、(cosθB,sinθB)、(cosθC,sinθC)、(cosθD,sinθD)、(cosθE,sinθE)、(cosθF,sinθF),△ABC的重心坐标为
由欧拉线的性质可得△ABC的垂心坐标为
(cosθA+cosθB+cosθC,sinθA+sinθB+sinθC)
同理△DEF的垂心坐标为
(cosθD+cosθE+cosθF,sinθD+sinθE+sinθF)
故T的坐标为
船长只需在这一个地方进行挖掘.
E3-044 设M为平面上坐标为(p·1994,7p·1994)的点,其中p为素数,求满足下列条件的直角三角形的个数:
(1)三角形的三个顶点都是整点,而且M是直角顶点;
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(2)三角形的内心是坐标原点.
【题说】 1994年中国数学奥林匹克(第九届数学冬令营)题6. 【解】 关于OM中点Q作中心对称,满足条件的直角三角形变为以O点为直角顶点、M为内心的直角三角形OAB,A、B仍是整点.
直线OM斜率为tanβ=7,直线OA斜率为
由此可设A点坐标为(4t,3t),B点坐标为(-3s,4s).从而知t=4t-3t,s=-3s+4s都是整数.
设△OAB内切圆半径为r,则
所以 OA+OB-AB=2r
即 t2+s2=(t+s)2-4p·1994·(t+s)+4p2·1994 整理得 (t-3988p)(s-3988p)
=2p2·19942=23·9972·p2
由于5t>2r,5s>2r,故所求三角形个数等于23·9972·P2正因子个数. 于是,当P≠2、997时,有(3+1)(2+1)(2+1)=36个解;当P=2时,有(5+1)(2+1)=18个解;当p=997时,有(3+1)(4+1)=20个解.
E3-045 空间内有四个不共面的点,问共有多少个平行六面体,使得该四点为其顶点?
【题说】 第七届(1973年)全苏数学奥林匹克九年级题5. 【解】 任何一个平行六面体,只要给出它的一个顶点和三个中截面(这三个中截面的每一个都与平行六面体的所有顶点等距,就是说这三个中截面都经过平行六面体的中心O且平行于其对面),就唯一确定这个平行六面体(如图a).
现设不共面的四点为A1、B、C、D.显然存在7个到这四点等距的平面(其中有三个分别平行于四面体A1BCD的一组对棱,另外有四个分别平行于四面体的一个面.这7个平面都过四面体的有关棱的中点
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要的是交于一点O的三个平面,因此应排除平行于四面体同一条棱的“三平面组”(如图b中平行于BC的有三个平面:即M1M4M5,M3M4M6和M1M6M3M5).容易知道这样的“三平面组”有6个.所以,共有29个交于一点的“三平面组”,由它们作三中截面,可以过这四点作29个不同的平行六面体.
E3-046 试考察,在三维空间里,是否有这样一个不全在一个平面上的有限的点集M,具有如下性质:对任何两点A、B∈M,总有另外两点C、D∈M,使得直线AB和CD平行但不重合.
【题说】 第十五届(1973年)国际数学奥林匹克题2.本题由波兰提供.
【解】 这种点集是有的.例如,M可以是一个正方体的顶点、中心,各面中心及各条棱的中点所组成的点集.
E3-047 今有一条折线,它的所有顶点全部位于某个棱长为2的正方体的表面上,它的每一段长度都是3,而且两个端点刚好是正方体的两个距离最远的顶点.试问:该折线最少有多少段?
【题说】 第二十二届(1988年)全苏数学奥林匹克十年级题3. 【解】 6段.理由如下:
设折线始于A点终于C1点.以A为球心、3为半径的球与正方体
、CC1的中点(如图a).如果M不与K、L、N重合而位于3段弧之一段上时,则以M为球心,3为半径的球面经过A点,并且将立方体的其余点均包含在该球内部.所以折线必定经过K、L、N三点之一,图b即为6段折线的例子.
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E3-048 在棱长为1的正方体中,可否分割出三个不相交的棱长为1的正四面体?(允许其边界相切.)
【题说】 第十五届(1989年)全俄数学奥林匹克十年级题8. 【解】 可以做到.如图所示:以正方体中两个互相垂直的棱AD、BB1、C1D1分别为三个四面体的棱,而与它相对(在各自的四面体中)的棱,其长为1,分别过正方体的中心O,且被O点所平分(如图中与棱AD相对的棱O1O2,O1O2⊥平面OAD,O1O2=1,且O1O=OO2).
E3-049 有77块尺寸为3×3×1的长方体木块,能否将其全部放进尺寸为7×9×11的有盖的盒子内?
【题说】 第二十三届(1989年)全苏数学奥林匹克八年级题2. 【解】 77块木块的总体积和盒子的容积相等.如果盒子能容下这些木块,则盒子的面必与木块的面完全相贴.木块的面的尺寸只有3×3与3×1两种,但11×7不被3整除.所以盒子无法完全容下这些木块.
E3-05 设O-xyz是空间直角坐标系,S是空间中的一个由有限个点组成的集合,Sx、Sy、Sz分别是S中所有点在Oyz平面、Ozx平面、Oxy平面上的正交投影所成的集合.证明:
|S|2≤|Sx|·|Sy|·|Sz|
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