2008 AIME I 第 15 题
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15.
一张正方形纸片的边长为 。从每个角按如下方式剪去一个楔形:在每个角处,该楔形的两条剪线都从距离该角 的位置开始,并在对角线上以 的角相交(见下图)。然后沿连接相邻剪线端点的线将纸片向上折起。 当一条剪口的两条边相遇时,将它们粘在一起。所得的是一个纸盘,其侧面与底面不成直角。纸盘的高度,也就是底面所在平面与上边缘形成的平面之间的垂直距离, 可写成 的形式,其中 和 为正整数,,且 不被任何质数的 次方整除。求 。
A square piece of paper has sides of length From each corner a wedge is cut in the following manner: at each corner, the two cuts for the wedge each start at distance from the corner, and they meet on the diagonal at an angle of (see the figure below). The paper is then folded up along the lines joining the vertices of adjacent cuts. When the two edges of a cut meet, they are taped together. The result is a paper tray whose sides are not at right angles to the base. The height of the tray, that is, the perpendicular distance between the plane of the base and the plane formed by the upper edges, can be written in the form where and are positive integers, and is not divisible by the th power of any prime. Find
答案:871
解答:
将角放在原点 ,两条边沿正坐标轴,记 。底边上的剪线起点为 ,两条剪线在对角线 上的点 相交,且各自与对角线成 角。在三角形 中,, ,所以正弦定理给出 。折线是过 的水平线和竖直线。令 为水平折线上正好位于 上方的点,令 为过 的竖直线与对角线的交点。因为 ,线段 与底边成 角,所以
当底部纸条沿过 的水平线向上折起时,点 到 的距离保持为 ,并在过 、垂直于该折线的竖直平面内移动。由对称性,两条粘合的剪口边在对角线上方相遇, 因此 落到直接位于 上方的一点 ,而 就是纸盘高度。 由勾股定理,
所以高度为 ,故 。
Put the corner at the origin with the two sides along the positive axes, and write The cut on the bottom edge starts at and the two cuts meet at on the diagonal each making a angle with the diagonal. In triangle and so the Law of Sines gives The fold lines are the horizontal and vertical lines through Let be the point of the horizontal fold line directly above and the point where the vertical line through meets the diagonal. Since segment makes a angle with the bottom edge, so
When the bottom strip folds up along the horizontal line through point stays at distance from moving in the vertical plane through perpendicular to that fold line. By symmetry the two taped cut edges meet above the diagonal, so lands at a point directly above and is the height of the tray. By the Pythagorean theorem,
So the height is and
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