1998 AIME 第 11 题
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11.
一个立方体的三条棱为 、 和 ,且 是一条体对角线。点 、 和 分别在 、 和 上,满足 、、 且 。平面 与立方体的交截多边形面积是多少?
Three of the edges of a cube are and and is an interior diagonal. Points and are on and respectively, so that and What is the area of the polygon that is the intersection of plane and the cube?
答案:525
解答:
立方体边长为 。取 , , ,以及 ,这样 是一条体对角线。于是 , ,,过这三点的平面为 。
在立方体各顶点处代入 ,并检查十二条棱,可知平面还经过棱上的 ,,和 ,所以截面是按顺序顶点为 ,,,,, 的六边形。它在 -平面上的投影是六边形 ,, ,,,,用鞋带公式可得面积为 。
该平面的单位法向量 的竖直分量绝对值为 ,所以投影到 -平面会把面积乘以 。因此截面面积为 。
The cube has side Take and so is an interior diagonal. Then and the plane through them is
Evaluating at the cube's vertices and checking all twelve edges, the plane also crosses the edges at and so the cross-section is the hexagon with vertices in order. Its projection onto the -plane is the hexagon whose area by the shoelace formula is
The plane's unit normal has vertical component of magnitude so projecting onto the -plane multiplies area by The cross-section therefore has area
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