2002 AIME I 第 5 题
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5.
设 、、、、 是正十二边形的顶点。在该十二边形所在的平面内,有多少个不同的正方形至少有两个顶点属于集合 ?
Let be the vertices of a regular dodecagon. How many distinct squares in the plane of the dodecagon have at least two vertices in the set
小提示:
每一对顶点确定三个正方形:两个以这对点为边,一个以这对点为对角线。
Each pair of vertices determines three squares: two having the pair as a side and one having it as a diagonal
大提示:
只有四个顶点全在 中的正方形会被重复计算;每个这样的正方形由它的 对顶点产生。
Only squares with all four vertices among the are overcounted, and each such square arises from of its vertex pairs
解答:
对顶点中的每一对都恰好确定三个正方形:两个以这对点为边(线段两侧各一个),一个以这对点为对角线。这样共计 个正方形。
只有当一个正方形有多于两个顶点属于 时才会重复计算。若一个正方形的三个顶点在该外接圆上,则正方形自己的外接圆与它共有三点,因此两圆重合;而内接正方形的顶点相隔 ,也就是十二边形的三步,所以第四个顶点也必为某个 。完全内接的正方形正好是 、、。每个都由 对顶点产生,所以每个被数了 次而不是一次。
不同正方形的个数为 。
Each of the pairs of vertices determines exactly three squares: two having the pair as a side (one on each side of the segment) and one having it as a diagonal. That counts squares.
A square is overcounted only if it has more than two vertices among the If three vertices of a square lie on the circumcircle, the square’s own circumcircle shares three points with it and hence coincides with it, and an inscribed square’s vertices are spaced apart — three steps of the dodecagon — so the fourth vertex is also an The fully inscribed squares are exactly and and each is generated by all of its vertex pairs, so each is counted times instead of once.
The number of distinct squares is
其他年份的第 5 题
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