喜欢这个Blog?小心别人发现你的致命弱点

    你是否曾趴在电脑前暗下“做出了这道题再睡觉”的决心?你是否曾有过“这题没想出来,老子今天不吃饭”的想法?看到最近xkcd的一幅漫画后,我突然意识到了它的危险性:不顾一切地钻进某个难题里并不是一件好事。不要轻易透露你geek/nerd的身份,不然你很容易被人利用或者陷害。
    to各位MM,当你的BF在你旁边叽叽喳喳闹个不停把你弄烦了时,你会咋办?如果他正好是一个狂热的数学/物理/信息学爱好者,问题就好办多了:给他一道难题做,他很快就安静下来了。这样的题最有效果:题目新颖有趣,描述非常简单,并且解答异常困难。比如,漫画里的那道题就是一个绝好的例子……
    妈的,今天不再更新了,古代汉语也他妈的不复习了,等老子把这题解决了来再说。呃,如果两个点之间的Manhattan距离为3的话……

趣题:n为奇数时,正n边形的三角形剖分内有且仅有一个锐角三角形

      
    求证:当n为奇数时,用n-3条对角线将正n边形分为n-2个三角形,有且仅有一个三角形是锐角三角形。

    这道题几乎可以说是非常简单的脑筋急转弯。如果我告诉你,整个证明过程只需一句话,你再仔细想想能想到答案么?偷看答案后你会后悔你没有想到这个简单而神奇的证明。

    

    
    证明:做出正n边形的外接圆后我们可以清楚地看到,有且仅有一个三角形,其外心在该三角形内部,它就是唯一的那个锐角三角形。
    题目来源:http://www.eaglefantasy.cn/article.asp?id=22
    我本来可以想到这个证明的。之前曾经见过不少类似的题目。比如,有一道题问你为什么当n>4时正n边形不可能内接于长短轴不等的椭圆内。整个证明过程也只有一句话:因为它的外接圆与椭圆最多只有4个交点

2008年北京大学自主招生数学考题

    北大自主招生的数学考题就只有5道题,考生反映“巨难无比”,考完立马就郁闷了,哇啦哇啦地哭。我收集到的信息不多,得到的消息也没有一一去证实。我把这5道题大致写一下,题目描述可能不准确,但基本意思就是这样。

1. 证明:边长为1的正五边形的对角线长为(1+√5)/2

2. 已知一个六边形AB1CA1BC1,AB1=AC1,CB1=CA1,BA1=BC1,∠A+∠B+∠C=∠A1+∠B1+∠C1。证明:三角形ABC面积为六边形的一半。

3. 某次球赛实行单循环赛制,规定赢一场得1分,输一场得0分。比赛队伍分为南方和北方,南方比北方多9支球队,且最后南方总分数是北方的9倍。求证:南方某支球队的得分最高。

4. 已知实数a1、a2、a3、b1、b2、b3满足:
a1+a2+a3 = b1+b2+b3, a1^2 + a2^2 + a3^2 = b1^2 + b2^2 + b3^2
且min{a1, a2, a3}≤min{b1, b2, b3}
证明:max{a1, a2, a3}≤max{b1, b2, b3}

5. 空间解析几何题,涉及到旋转体和光源。题目看了半天都不懂是啥意思,估计原题有附图。哪位有更准确的题目描述麻烦请在下面留言告诉我。 网上找的题目没有“圆周”两个字,怪不得半天不懂是啥意思。
立体直角坐标系xyz,在xy平面上有图形0<=y<=2-x^2,将此图形绕y轴旋转得到一个不透光的几何体V。在点P(1,0,1)处有一点光源,xy平面上有一以原点为圆心的圆,此圆的圆周上被照亮的部分长度为2π,求未被照亮的部分的长度。(感谢dd

另据了解,清华的数学题题量较大,题目也稍微简单一些。有两道题非常有意思,我也一起写在这里。
证明:任意给定一个四面体,则至少存在一个顶点,使得过该顶点的三条棱可以构成一个三角形。
证明:以原点为对称中心、面积大于4的矩形至少覆盖除原点外的另外两个格点。

Kobon问题新进展:17条直线可构成多少个互不重叠的三角形

    很多时候,问题越是简单,解答起来越复杂。1983年,Kobon Fujimura提出了这样一个问题:N条直线最多可以构成多少个互不重叠的三角形?这个问题后来被称为Kobon三角形问题。虽然对于一些特殊的n,人们已经找到了确切的最优解,但目前Kobon三角形问题还没有一般的结论。就在上个月,Johannes Bader用17条直线构造出85个互不重叠的三角形,它被证明是n=17的最优解。这里,我们将给出Johannes Bader构造出来的图形,并且证明它确实是n=17时的最优解。

      
    如果n条直线中任两条不平行,任三条不共点,则每条直线都被其它n-1条直线切割为n份,产生了n-2个小线段,因此n条直线最多可以构成n(n-2)个小线段。我们将证明,n(n-2)/3是Kobon三角形问题的一个上界。有人会说,这不是显然的吗,如果这n(n-2)个小线段被“充分利用”的话,每条小线段都是一个三角形的边,n(n-2)/3显然已经是最大的了。且慢,万一两个三角形有公共边咋办?这样是不是可以“节约”一条边出来?有人甚至会想到,这样做节约的可不止一条边,如果两个三角形有公共边的话,必然会出现三线共点的情况,这将导致这两个三角形对面又产生另一对共边的三角形(图1)。但事实上,允许公共边的出现不但没有节约任何边,反而浪费了更多的线段。别忘了,三线共点这一情况的出现将减少总线段数,此时总线段数不再是n(n-2),你将白白损失三条本该有所作为的线段(图2)。省了两条,丢了三条,可见同样是想构造n(n-2)/3个三角形,只要有共用边出现,n(n-2)条小线段是不够的。证明的基本思路就是这样,有兴趣的话大家可以自己整理出详细的证明过程。
    注意这个证明并没有说存在公共边的构造肯定不是最优解。有可能对于某些n,某个包含公共边的解是最优解,只是它没达到这里给出的上界而已。另外大家可能会问到的问题是,是否存在“部分公共边”的情况。这种“大边包含小边”式的共边三角形显然是愚蠢的,因为此时其中一个三角形必然被划分为了更小的三角形,选择小的那个三角形显然更好。

    当n=17时,上界n(n-2)/3是可以达到的。Johannes Bader构造出了下面这个图形,图形中包含了85个互不重叠的三角形,完美解决了n=17时的Kobon三角形问题。

查看更多:http://www.tik.ee.ethz.ch/sop/people/baderj/?page=other.php
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趣题:估算小数点后第三位

    下面这道题来自今年的Virginia Tech Rigeonal数学比赛(不知道该咋翻好)。比赛时间为两个半小时,一共有7道题,这是第5题:
    找出下面这个数小数点后第三位上的数字:(2+√5)^100 * ((1+√2)^100 + (1+√2)^(-100))

    这个问题有趣的地方就是,你真的可以用一个简单的办法估算出答案来。为什么不先试试看?

    我们需要求出(2+√5)^100 * ((1+√2)^100 + (1+√2)^(-100))小数点后第三位上的数。首先,(1+√2)^(-1)就等于(√2-1),而二项式展开后你会发现(√2 + 1)^(2n) + (√2 – 1)^(2n)总是一个整数(根号2的奇数次幂总是一正一负抵消)。同样地,((√5 + 2)^(2n) + (√5 – 2)^(2n)) * ((√2 + 1)^(2n) + (√2 – 1)^(2n))也是一个整数,于是(√5 + 2)^(2n) * ((√2 + 1)^(2n) + (√2 – 1)^(2n))和(√5 – 2)^(2n) * ((√2 + 1)^(2n) + (√2 – 1)^(2n))的小数部分是互补的(相加为1),我们可以依据后面这个数的小数部分来确定前面这个数(也即题目要求的数)的小数部分。而当n较大时,后面这个数很可能会变得非常小。事实上,当n=50时,

  (√5 – 2)^100 * ((√2 + 1)^100 + (√2 – 1)^100)
< (√5 – 2)^100 * 2((√2 + 1)^100)
< (1/4)^100 * 2((5/2)^100)
= 2(5/8)^100

    可以断定,这是一个非常非常小的数,小数点后面紧跟着的0至少有10个。这足以说明,题目里那个数的小数点后面十几位全部是9。事实上,
(2+√5)^100 * ((1+√2)^100 + (1+√2)^(-100))
= 94158733601034420664808450657998303298219601745567527892456021922994
  873597395955752869490271254871747.9999999999999999999999996186915243
  507242961564029332966750212181162222265977213142686546252118999….
    小数点后一共有24个9。

本文来源:http://www.cut-the-knot.org/arithmetic/PowersOf10.shtml