2020 AIME II 第 12 题
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12.
设 与 是大于 的奇整数。一个 矩形由单位正方形组成,最上面一行的方格从左到右编号为 到 ,第二行从左到右编号为 到 ,依此类推。方格 在最上面一行,方格 在最下面一行。求满足以下性质的大于 的奇整数有序对 的个数:在该 矩形中,经过方格 与 中心的直线与方格 的内部相交。
Let and be odd integers greater than An rectangle is made up of unit squares where the squares in the top row are numbered left to right with the integers through those in the second row are numbered left to right with the integers through and so on. Square is in the top row, and square is in the bottom row. Find the number of ordered pairs of odd integers greater than with the property that, in the rectangle, the line through the centers of squares and intersects the interior of square
小提示:
由于 与 都是奇数,方格 与 中心的中点恰好是方格 的中心,它在方格 右边一格
Since and are odd, the midpoint of the centers of squares and is exactly the center of square one square to the right of square
大提示:
该直线进入方格 当且仅当它的斜率绝对值小于 ;然后对每个 数出奇数
The line enters square precisely when its slope is less than in absolute value; then count the odd for each
解答:
使用“列、行”坐标。方格 在最上面一行,所以 (因 为奇数,故 ),其中心为 。方格 在最下面一行,所以它的列号为 ,且 ,即 ,其中心为 。由于 和 为奇数, 为偶数,所以这两个中心的中点 有整数坐标;它的方格编号为 。它的列号 位于 与 之间,所以直线经过方格 的中心,而方格 就在同一行的左边一格。
方格 只在那一行中,且该直线穿过这一行横条时得到的线段以方格 的中心为中心 (由对称性),向左右各延伸 ,其中 是斜率。因此直线与方格 的内部相交,当且仅当 ,即 ,也就是 (竖直线 ,不满足)。
因为 且 ,需要 ,所以 。当 :奇数 ,共有 个,排除 (奇数情形 和 )后剩 个。当 :奇数 ,共有 个,排除 和 后剩 个。当 :奇数 ,共有 个,排除 和 后剩 个。当 :奇数 ,共有 个,排除 后剩 个。总数为 。
Use column-row coordinates. Square is in the top row, so (hence as is odd) and its center is Square is in the bottom row, so its column is with i.e. and its center is Since and are odd, is even, so the midpoint of the two centers has integer coordinates; its square number is Its column lies between and so the line passes through the center of square and square sits immediately to its left in the same row.
Square lies only in that row, and the line crosses that row’s horizontal strip in a segment centered (by symmetry) at the center of square extending to each side, where is the slope. So the line meets the interior of square exactly when that is i.e. (a vertical line, fails).
Since and we need so For odd values, excluding (the odd cases and ) leaves For odd values, excluding and leaves For odd values, excluding and leaves For odd values, excluding leaves The total is
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