1995 AIME 第 11 题

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11.

直角长方体 PP(即矩形平行六面体)的三条边长是整数 aa、bb、cc,其中 a≤b≤ca\leq b\leq c。一个与 PP 的某个面平行的平面把 PP 切成两个棱柱,其中一个与 PP 相似,并且两个棱柱的体积都不为零。已知 b=1995b=1995,存在这样的平面的有序三元组 (a,b,c)(a,b,c) 有多少个?

A right rectangular prism PP (i.e., a rectangular parallelepiped) has sides of integral length a,a, b,b, c,c, with a≤b≤c.a\leq b\leq c. A plane parallel to one of the faces of PP cuts PP into two prisms, one of which is similar to P,P, and both of which have nonzero volume. Given that b=1995,b=1995, for how many ordered triples (a,b,c)(a,b,c) does such a plane exist?

答案:40
知识点:相似因数个数因式分解
难度评级:2270
小提示:

将较小棱柱的三条边长排序,再依次与 aa、bb 和 cc 比较

Sort the three side lengths of the smaller prism and compare them in order with a,a, b,b, and cc

大提示:

两个保持不变的尺寸迫使 a1995=1995c\frac{a}{1995}=\frac{1995}{c}

The two unchanged dimensions force a1995=1995c\frac{a}{1995}=\frac{1995}{c}

解答:

设与原棱柱相似的较小棱柱按顺序排列的边长为 x≤y≤zx\leq y\leq z。它与 PP 共有两条边长,而且排序后的三条边都小于 PP 中对应的边。唯一可能的对应关系为 y=ay=a 和 z=b=1995z=b=1995。由相似关系,xa=a1995=1995c,\frac{x}{a}=\frac{a}{1995}=\frac{1995}{c}\text{,}所以 ac=19952ac=1995^2。反过来,每个满足 a<ca<c 的因数对都给出一个非退化的切割。由于 1995=3⋅5⋅7⋅191995=3\cdot5\cdot7\cdot19,它的平方有 34=813^4=81 个因数。排除中间的因数对 a=c=1995a=c=1995,再从其余每对因数中取一个,得到 81−12=40\frac{81-1}{2}=40。

Let the similar smaller prism have sorted sides x≤y≤z.x\leq y\leq z. It shares two side lengths with P,P, and all three of its sorted sides are smaller than the corresponding sides of P.P. The only possible matching is y=ay=a and z=b=1995.z=b=1995. Similarity then gives xa=a1995=1995c,\frac{x}{a}=\frac{a}{1995}=\frac{1995}{c}, so ac=19952.ac=1995^2. Conversely every factor pair a<ca<c gives a nondegenerate cut. Since 1995=3⋅5⋅7⋅19,1995=3\cdot5\cdot7\cdot19, its square has 34=813^4=81 divisors. Excluding the central pair a=c=1995a=c=1995 and taking one divisor from each remaining pair gives 81−12=40.\frac{81-1}{2}=40.

第 10 题#10
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