在一个平面内, 七个点组合排列,要求任意三个点构成的三角形至少有一条边长为单位1。这就意味着这七个点构成的所有三角形中, 每个三角形至少有一条边的长度是相等的。
根据这个,涂化最先想到的是圆。
在一个图形圆上,圆心到圆周上任意一点的距离都是相等的, 那么只要半径的长度被设置为单位1,那么在圆周上的任意两点与圆心所形成的三角形必然会形成边长为1的等腰三角形。
这个问题看起来很直观, 但题干却给了一个重要的限制条件——总共有7个点。
如果按照涂化的圆形理论, 这七个点应该是一点位于圆心处, 剩下六个点平均分配在圆周上,这样圆周上的六个点就形成了一个等边的六边形。
正六边形的六个顶点与中心点相连接, 就可以很清晰的发现这个六边形是由6个等边三角形组成的,所以只要保证这六个等边三角形的边长为单位1, 那么他们两两所组成的三角形就符合题目条件。
涂化试着用旁边的七颗星点拼凑出一个正六边形出来, 但很快就发现他的这个想法是错误的。
如果忽略中心点, 只看正六边形的六个顶点, 只要有任意两点相邻, 就必然可以组成有一条边为1的三角形。但如果这个三角形的三点不相邻,也就是说每间隔一个顶点取一点,构成的这个比较大的等边三角形的边长就不等于单位1。
所以这个至少有一条边为单位1的组合正六边形是无法完成的,但退而求其次,五边形可以满足这个要求。
因为五边形的五个顶点如果任选三个组成三角形, 至少会有两个顶点相邻。只要保证五边形的边长都为单位1,那么它们所组成的三角形就必然会有一条边长度为1。
可是如果选用五边形的话, 五个顶点加一个中心点……总共只有六个点。题目给出的要求是在一个平面内有七个点,多余的那一点能摆在哪儿?
涂化不知不觉已经陷入了困境。他拿着七颗星点在空中摆来摆去,始终没有发现合适的组合办法。
四周一片空旷,没有人能来帮他。
涂化不禁回想起自己惨不忍睹的数学成绩,以及在前面所经历的关卡中,遇到数学难题时来自队友和苏格池的帮助。
他突然明白过来,这次的这个题目是他必须要经历的一道坎。他能在《数学大闯关》中走到最后,不可否认他身上的确是有一些小聪明的,但更多的则来源于队友的协助。他数学成绩差,所以每次遇到专业的数学题目,他总是力不从心。队友在的时候会有人帮他出谋划策,可终究有他独自面对的这一天。
所以他现在必须独立完成这道题目。他不仅要通关,还要证明自己,数学成绩并不是他的软肋,而是一株不断生长的幼苗,随着他对数学世界的探索和领悟,这颗幼苗总有一日,能为他遮风挡雨。
他必须相信自己,能在《数学大闯关》中走这么远,他的数学其实并不差,只是没有找到方向而已。
现在……就是他探索方向的时刻。
涂化望着浩瀚无垠的虚空,轻轻闭上了眼睛,脑海中那七颗如北斗七星似的光点正在飞速的组合变换,每一种组合方式都在他心中进行过缜密的演算。
至少有一边相等……五边形……等边三角形……
涂化倏地睁开眼,瞬间醍醐灌顶。五边形的任意三个顶点可以组成至少有一条边长为1的三角形,但加上中心点,平面内总共只有六个点。
可是……谁说中心点只能有一个的?
只要把多余的两个点全部放在五边形的内部,就可以完成题目中所表达的要求!
涂化连忙将手边的七个星点拿过来,开始在空中进行拼凑。他的想法很明确,这个五边形虽然每条边的边长为单位1,但这个五边形却不能是正五边形。
首先他用三个点拼成了一个边长为单位1的等边三角形,接着将第四个点放在等边三角形的下方,这样这四个点连接起来,就形成了一个由两个等边三角形堆砌形成的菱形。
他手里还剩三个星点,只要这三个点可以再组成一个一模一样的菱形,且外围的五个点构成五边形,这个排序方法就可以成立。
所以说第二个菱形最上方的顶点必须与前一个菱形共点。
涂化将第一个菱形的上顶点同时作为第二个菱形的上顶点,然后平分夹角,使两个菱形重合,这样七个点排列的图形从外围看就是一个五条边都相等的五边形,而五边形的内部有两点。
这两点分别是2号菱形的左顶点和1号菱形的右顶点。
按照这个方法组合出来的图形中,任意三点组合的三角形,必然有一条边与菱形共边,也就是说,至少有一条边的长度为单位1。
涂化将那七个点按照顺序和角度排列整齐之后,七个光点突然迸s_h_è 出七彩的光芒。下一刻,光芒就将涂化吸了进去。
转眼间,涂化又回到了魔方上。
他脚下的红色魔方色块格已经变成了实体,而他正瘫坐在色块上,众人都吃惊的望着他。站在他身旁的沈思易连忙将他扶起来,惊喜道:“你回来了,涂化!”
涂化连忙看向和他一起跌入魔方中的两个女生的方向,却发现他们原本所处的色块格已经变成了实体,但两人却没有回来。
【叮——】
【挑战者刘薇、章小雨淘汰。】
涂化是两轮转动之后,唯一从魔方中回来的挑战者。将魔方还原总共需要13步,而在进行了3步的时候,就已经淘汰掉了4名挑战者。
“所以魔方里……到底有什么?”众人满心期待地看着涂化,希望他能给出一个答案。
涂化将自己在魔方中经历的关卡一五一十地讲了出来,不论难度到底怎么样,至少其他人心里都有了底,知道自己即将面对的是什么,也算是提前打了预防针。
涂化觉得其实他遇到的那道题不算难,但是进入魔方世界的五个人只有他一个人回来了,要么是他运气好,要么就是系统在题目的设置上另有玄机。来不及思考其中的原因,下一轮转动就要开始了。
这次魔方男指定的是中间的那条轴,向后方转动两圈。处于中间轴上的人数比较多,总共有五个人,其中就包括沈思易和苏格池。
涂化不免有些紧张,毕竟他的两个队友都在这里,如果两人在魔方中遭遇不测,那么接下来的闯关过程将会减少一大半的助力。他有些不安的看向苏格池,苏格池却向他投来一个安心的眼神,五个人一起跳入魔方深处。
等待的过程总是忐忑的,过了大约有十多分钟的时间,苏格池的身影突然出现在他原本的色块格上,紧接着沈思易也被传送回来,其余三人中只有一个女生回来了,剩下的两人则直接淘汰。
原本18人的开局,到现在为止只剩下12人,而他们对魔方的还原步数还没有进行到一半。
在场的所有人都情绪低落。侥幸从魔方中逃脱的人心有余悸,而还没有经历过转动的人更是对即将面对的考验充满了恐惧。
魔方男脸色苍白,第四次转动即将开启。他指着涂化,声音有些颤抖:“你们那一排……向后方旋转一圈。”
涂化是第一个二次跌入魔方内部的人,这次和他一起的人比较多,另外有两个男生和一个女生。脚下地面腾空的一瞬间,涂化熟练地闭上眼睛,准备迎接下一次挑战。
大约过了五六秒的时间,失重感就消失了。涂化再次回到那片黑暗的虚空中,周围依然听不到任何人声。
【叮——】
【5个平面最多把一个三维空间分成几部分?】
系统屏幕再次弹s_h_è 在眼前,这次对题目的表述比上一次还要简单,而且任何辅助工具也没有留下,涂化只能一个人蹲在黑暗中完全靠脑子苦思冥想。
他把题目的那句话读了整整三遍,脑海中隐约闪过一些想法。点可以将线分成几部分,线也可以将面分割,同样的道理,面可以分割立方体,这道题目应该属于立体几何的范畴。
涂化记得在一开始学习几何的时候,老师曾经带他们研究过用直线分割平面的规律。当只有一条直线时,这条直线只能将平面一分为二,也就是说这个平面最少被分为两部分,最多也是被分为两部分。
但是如果在此基础上再加一条直线,那么分割的方式就会出现偏差。这条直线可以与第一条直线平行,也可以与其相交。不同的分割方法可以得到不同的结果,当两条直线平行时,这个平面最少被分为2+1=3部分,当两条直线相交时,平面最多被分为2+2=4部分。
当平面内出现三条直线时,按照刚刚的方法进行归纳推理,平面最少被分成4部分,分割方法就是三条直线完全平行;最多可以被分为2+2+3=7部分,在前两条直线相交的基础上,第三条直线分别于这两条直线再次相交,就可以将这个平面分为7个部分。
根据数学归纳法进行推理验证,假设总共有n条直线,很容易发现直线分割平面时,最多可以将整个平面分割成2+2+3+4+……+n=n(n+1)/2+1个部分,所以套入公式,5条直线最多可以将一个平面分割成16个部分。
这个归纳法总结出来的规律其实很简单。因为从第三条直线出现开始,每增加一条直线,想要得到最多的分割方式就是让这条直线与之前的每条直线都相交,所以增加的区域就是它穿过的区域。
被它穿过的区域会被一分为二,增加的部分就是穿过的区域块数。这条直线与平面上原本的直线各有一个交点,但他分开的区域块数却正好是交点数加一。这就证明了当增加到第n条直线时,第n条直线与其他直线总共有n-1个交点,但是却穿过了n个区域,将平面多分出n块来。
平面所处的二维空间和立方体所处的三维空间肯定存在异曲同工之妙。涂化觉得,他应该要利用这个规律,对三维空间中平面切割三维立方体的方法进行归纳推理。