2016 AIME II 第 4 题
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4.
一个 的长方体由 个单位立方体组成。每个单位立方体被涂成红色、绿色或黄色。平行于长方体 面的 层共有 层,每层恰有 个红色立方体、 个绿色立方体,以及若干黄色立方体。平行于 面的 层共有 层,每层恰有 个绿色立方体、 个黄色立方体,以及若干红色立方体。求这个长方体可能的最小体积。
An rectangular box is built from unit cubes. Each unit cube is colored red, green, or yellow. Each of the layers of size parallel to the -faces of the box contains exactly red cubes, exactly green cubes, and some yellow cubes. Each of the layers of size parallel to the -faces of the box contains exactly green cubes, exactly yellow cubes, and some red cubes. Find the smallest possible volume of the box.
答案:180
解答:
每个 层恰有 个红色和 个绿色立方体,因此恰有 个黄色立方体;每个 层恰有 个绿色和 个黄色立方体,因此恰有 个红色立方体。用两种方式统计整个长方体中的绿色立方体,得 ,所以 。统计黄色立方体得 ,所以 。统计红色立方体得 ,且 ,所以 。
因此 和 是正整数,所以 整除 。体积为 ,当 时最小。此时体积为 ,且 。
这可以实现:把每个 层涂成三行相同的 RRRGGGGYYYYY。于是每个 层有 个红色、 个绿色和 个黄色立方体;每个 层有 个红色、 个绿色和 个黄色立方体。所以最小可能体积是 。
Each layer has exactly red and green cubes, hence exactly yellow; each layer has exactly green and yellow, hence exactly red. Counting green cubes in the whole box both ways gives so Counting yellow both ways gives so Counting red both ways gives and so
Thus and are positive integers, so divides and the volume is smallest when volume with
This is achievable: color every layer with three identical rows RRRGGGGYYYYY. Then each layer has red, green, and yellow cubes, and each layer has red, green, and yellow cubes. So the smallest possible volume is
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