2002 AIME I 第 11 题
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11.
和 是一个立方体的两个面,且 。一束光从顶点 发出,在面 上的点 处反射,该点到 的距离为 ,到 的距离为 。光束继续在立方体的各个面上反射。从光束离开点 到它下一次到达立方体顶点为止,光路长度为 ,其中 和 是整数,且 不被任何质数的平方整除。求 。
Let and be two faces of a cube with A beam of light emanates from vertex and reflects off face at point which is units from and units from The beam continues to be reflected off the faces of the cube. The length of the light path from the time it leaves point until it next reaches a vertex of the cube is given by where and are integers and is not divisible by the square of any prime. Find
答案:230
解答:
设 ,立方体为 ,且 在平面 上。每次反射时把立方体关于相关面翻折,可把反射光路拉直成从 经过 的一条射线:每穿过一个平面 、 或 就对应一次反射,而光束恰好在三个坐标同时为 的倍数时到达立方体顶点。
射线由点 组成。因为 和 都与 互质,坐标 与 第一次被 整除发生在 ,对应点为 。路径长度等于直线距离
由于 是平方因子自由的,。
Place with the cube and on the face Reflecting the cube across the relevant face at each bounce straightens the reflected path into the straight ray from through each crossing of a plane or corresponds to a bounce, and the beam reaches a vertex of the cube exactly when all three coordinates are simultaneously multiples of
The ray consists of the points Since and are relatively prime to the coordinates and are first divisible by when at the point The path length equals the straight-line distance
Since is squarefree,
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