下面这个有趣的问题来自IMO 2008第一题,题目给出的结论非常美妙。
给定一个锐角三角形△ABC,垂心为H。Ma、Mb、Mc分别为三条边的中点。以Ma为圆心,过点H的圆与线段BC相交于点A1、A2;类似地,以Mb、Mc为圆心,过点H的圆与三角形交于B1、B2、C1、C2。求证,A1、A2、B1、B2、C1、C2六点共圆。
证明
七点共圆:一个美妙的结论
L: Change the WorLd中的数学题
电影中涉及数学的地方很少有经得起仔细琢磨的。记得《考试一家亲》中那个小屁孩儿上去背圆周率没背几位就开始乱整了;要想骗骗观众,至少你得查一查前20位的精确值吧。这些细节很多电影都忽视掉了,就连电影pi开头的圆周率都是错的。
但在L: Change the WorLd里,几处涉及数学的地方都经得起推敲。估计大家应该还记得那个数字方阵式的密码吧?我们亲眼目睹到了这一密码的破译过程:写成一串,两位两位隔开,按字母表顺序转换为对应的字母,按题目(的另一种理解方式)去掉HOPE四个字母,最后得到WATARI(就是渡的名字)。
另一处扯到数学的地方是那个答案为MK的几何题。这个题不是瞎编的,做出来的答案真的就和片中的一样,连最后那个小屁孩儿在黑板上画的辅助线都是正确的。
如果AB=26,BC=3,CA=25,请问AO:OC是多少?
一个与矩形剖分有关的命题(四):简便的数论证明
如果一个矩形可以分割为若干个小矩形,每个小矩形都有至少一边为整数长,则原矩形同样有至少一个长度为整数的边。换句话说,用至少有一边的长度是整数的小矩形拼成一个大矩形,大矩形也有至少一条整数长的边。
不假,利用数论知识我们真的可以证明这个和数论八杆子打不着的题目。证明的关键就在于,质数有无穷多个。给定一个满足要求的大矩形,如果你宣称它的每条边都不是整数,它们都至少多出了大小为ε的“零头”。那么,我就找出一个足够大的质数p,使得1/p < ε,然后说明有一条边的长度除去整数部分后的“零头”不会超过1/p。这样的话,至少有一边恰好是整数长才行。 仍然是把大矩形放在平面直角坐标系上,左下角对齐原点(0,0)。考虑所有形如(i/p, j/p)的点所形成的点阵(其中i, j均为整数)。我们需要把整个点阵平移到一个合适位置,使得点阵中没有点恰好落在小矩形的边界上。这总是可以办到的,例如我们算出每个小矩形的横边到点阵中离它最近的点的距离,取所有这些最近距离中最小的非0的值,然后竖直方向上移动一个比这还小的距离;另一个方向亦是如此。注意到每个小矩形内部所含的点数都是两个数的乘积,由于其中至少有一个数是p的倍数,因此每个小矩形内都有p的倍数个点。那么,整个大矩形所含的点的个数(即每个小矩形所含点数之和)也是p的倍数。大矩形内的所有点的个数也是两个数的乘积,然而p是质数,因此两个数中至少一个是p的倍数(数论的一个基本结论)。那么,对应的那条边就应该是整数长,并且最多有1/p的误差。 (三)(四)两种证明均来自http://domino.research.ibm.com/Comm/wwwr_ponder.nsf/solutions/May1999.html
一个与矩形剖分有关的命题(三):诡异的微积分证明
如果一个矩形可以分割为若干个小矩形,每个小矩形都有至少一边为整数长,则原矩形同样有至少一个长度为整数的边。换句话说,用至少有一边的长度是整数的小矩形拼成一个大矩形,大矩形也有至少一条整数长的边。
在这个命题的所有常见的证明方法中,我总觉得这个证明是最诡异的。真不知道第一个想出这个证明方法的人是怎么思考出来的。把矩形放在平面直角坐标系上,左下角对齐原点(0,0)。考虑函数e^(2 · pi · i · (x+y))在每个小矩形上的积分(展开并分离变量分别积分):
显然,这个式子等于0当且仅当(x1-x0)和(y1-y0)中至少一个是整数(也即至少有一边的长度是整数)。考虑函数在整个大矩形上的积分,它可以拆成各个小矩形上的积分的和,因此结果仍然是0。这说明,大矩形至少有一条整数长的边。