2009 AMC 12B 第 20 题

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20.

一个凸多面体 QQ 有顶点 V1V_1,V2V_2,…\ldots,VnV_n,并有 100100 条边。用平面 P1P_1,P2P_2,…\ldots,PnP_n 切割该多面体,使得平面 PkP_k 只切过与顶点 VkV_k 相接的那些边。此外,没有两个平面在 QQ 的内部或表面相交。这些切割产生了 nn 个棱锥和一个新的多面体 RR。RR 有多少条边?
A convex polyhedron QQ has vertices V1,V_1, V2,V_2, …,\ldots, Vn,V_n, and 100100 edges. The polyhedron is cut by planes P1,P_1, P2,P_2, …,\ldots, PnP_n in such a way that plane PkP_k cuts only those edges that meet at vertex Vk.V_k. In addition, no two planes intersect inside or on Q.Q. The cuts produce nn pyramids and a new polyhedron R.R. How many edges does RR have?
200200
2n2n
300300
400400
4n4n
答案:C
知识点:多面体双重计数
小提示:
每条原来的边都在靠近两个端点处各被切一次,产生新的顶点。
Each original edge is cut once near each of its two endpoints, creating new vertices
大提示:
计算新产生的边(每个边端点对应一条)以及每条原边保留下来的中间部分。
Count the new edges (one per edge-endpoint) plus the surviving middle portion of each original edge
解答:
100100 条边中的每一条都在靠近两个端点处各被切一次,所以 RR 有 2⋅100=2002 \cdot 100 = 200 个顶点。
在顶点 VkV_k 处的切割会形成一个小多边形,其边数等于 VkV_k 的度数。对所有顶点求和得到 200200,即所有边端点的总数。每条原边的中间部分也保留下来,又增加 100100 条边。因此 RR 有 200+100=300200 + 100 = 300 条边。
所以正确答案是 C。
Each of the 100100 edges is cut once near each endpoint, so RR has 2⋅100=2002 \cdot 100 = 200 vertices.
The cut at vertex VkV_k creates a small polygon whose number of edges equals the degree of VkV_k; summed over all vertices this is 200,200, the total number of edge-endpoints. The middle portion of each original edge also survives, adding 100100 edges. So RR has 200+100=300200 + 100 = 300 edges.
Thus, the correct answer is C.
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