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题目

一个西瓜切三次,最多可被分成多少块?

A.9

B.8

C.7

D.6

解答

正确答案是 B

解析:

F(n)=(n* n* n+5*n+6)/6;

F(3)=(3*3*3+5*3+6)/6=8块。

解析:转换为空间分割问题。

(一)讨论直线分割平面

直线要想最多分割平面的前提:任意两条直线都要相交,任意三条直线不能交于同一点。

设n条直线最多分割平面为f(n)部分,一条直线分平面为两部分,f(1)=2;f(2)=4;f(3)=7;......,首先要弄明白的就是f(n)与f(n+1)的关系。

看新增加的第n+1条直线,由前提条件可知,增加的第n+1条直线,与前n条有 n个交点,而这n条直线又把第n+1条直线分成n+1段,而这n+1段又把它所在的平面一分为二,所以由n条直线增加到n+1条直线增加了n+1个区域。

即:f(n+1)=f(n)+n+1;故有:

f(1)=2;

f(2)=f(1)+2;

f(3)=f(2)+3;

......

f(n)=f(n-1)+n;

以上各式相加得:f(n)=2+2+3+4+...+n=(1/2)(n*n+n)+1;f(1)=2同样适合。

即f(n)=(1/2)(n*n+n)+1;该结论对以上所有情况都成立。

(二)讨论平面最大分割空间

满足条件的前提:所有平面都相交,任意三个平面不相交于同一直线。

设n个平面最多分割空间为F(n)个区域,一条直线分平面为两部分,即F(1)=2;F(2)=4;F(3)=8;......,接下来要弄清楚F(n)与F(n+1)的关系。

考察n+1个平面,前面的n个平面与这个平面相交得n条交线,已知这n条直线两两相交且没有任意三条直线相交于同一点,由前面讨论的结果知:n条直线最多分割平面为f(n)部分,而f(n)部分把他们所在的空间一分为二,这样有:F(n+1)=F(n)+f(n);故有:

F(1)=2;

F(2)=F(1)+f(1)=F(1)+(1/2)(1*1+1)+1;

F(3)=F(2)+f(2)=F(2)+(1/2)(2*2+2)+1;

F(4)=F(3)+f(3)=F(3)+(1/2)(3*3+3)+1;

......

F(n)=F(n)+f(n)=F(n)+(1/2)(n*n+n)+1;

以上各式相加的:

F(n)=(n*n*n+5*n+6)/6;

这样,n个不同平面最多分割空间为(n*n*n+5*n+6)/6;

补充:

证明:1²+2²+3²+...+n²=n(n+1)(2n+1)/6

∵(a+1)³-a³=3a²+3a+1(即(a+1)³=a³+3a²+3a+1)

a=1时:2³-1³=3×1²+3×1+1

a=2时:3³-2³=3×2²+3×2+1

a=3时:4³-3³=3×3²+3×3+1

a=4时:5³-4³=3×4²+3×4+1

......

a=n时:(n+1)³-n³=3×n²+3×n+1

等式两边相加:

(n+1)³-1=3(1²+2²+3²+...+n²)+3(1+2+3+...+n)+(1+1+1+...+1)

3(1²+2²+3²+...+n²)=(n+1)³-1-3(1+2+3+...+n)-(1+1+1+...+1)

3(1²+2²+3²+...+n²)=(n+1)³-1-3(1+n)×n/2-n

6(1²+2²+3²+...+n²)=2(n+1)³-3n(1+n)-2(n+1)

=(n+1)[2(n+1)²-3n-2]

=(n+1)[2(n+1)-1][(n+1)-1]

=n(n+1)(2n+1)

∴1²+2²+...+n²=n(n+1)(2n+1)/6.

C 2条回复 评论
云散兮

老师的讲解很有侧重点,听着不会累

发表于 2021-12-07 10:00:00
0 0
不会拓扑的数学汪

大厂面试的时候看重基础,更看重实战项目经验,业务场景使用的具体技术吧

发表于 2021-11-03 21:00:00
0 0