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标题: [原创]让人摸不着头绪的经典空间推理题 [打印本页]

作者: yilubbs    时间: 2006-11-16 11:06:34     标题: [原创]让人摸不着头绪的经典空间推理题

快毕业了,为了应付烦人的公务员能力倾向考试以及接踵而来的公司面试,经朋友推荐,选了一套浙江教育社最新出版的《智慧瑜伽》丛书来突击“能力”训练。没办法,能力嘛,不突击是没有能力的!别说,原来是准备把这些题目当作“题海战术”突击的,没想到做着做着竟然如了迷,真的非常有趣。方便起见,特地扫了几道题目与大家共享。不过还是提醒诸位网友:转载的时候要注明题目的出处,这也是对作者劳动的尊重。

下面这道题目选自:

《试试你有多聪明——测试逻辑推理能力的128道数学趣题》,浙江教育出版社


作者: 阳光    时间: 2006-11-16 13:33:01

应该有几百吧,可否赐答案


作者: 乌木    时间: 2006-11-16 14:35:32

1个平面--两部分;2个平面--4部分;3个平面--8部分。到此是常见的情况。再下去,是否每增加一个平面,多4个部分?4×7+8=36。对吗?
作者: 阳光    时间: 2006-11-16 23:37:22

假设这十个平面之间只有平行和垂直两种关系的话:

  建立空间直角坐标系,x  y  z 三轴互相垂直,平面分三种,

(1)与x  y 轴平行的m 个平面

(2)与y  z 轴平行的n个平面

(3)与z  x 轴平行的t个平面

 m 个平面将空间分成m+1个部分

  n个平面将空间分成n+1个部分

  t个平面将空间分成t+1个部分

(1),(2),(3)这三种平面互相垂直,所以空间最后被分成S=(m+1)(n+1)(t+1)个部分

  m+n+t=10,显然Smax=(3+1)(3+1)(4+1)=80个

如果抛开最开始的假设的话,情况就复杂了,但分成的部分我想应该不会少于数百.


作者: 阳光    时间: 2006-11-17 00:51:42

其实,如果一个平面和任何其他平面都不平行,并且和其他任何两个平面的相交线也不平行的话,这个平面就会和原来的每个部分相交(也许漏几个),这样的话应该是2*2*2+7+11+16+22+29+37+47=177个部分,不知这答案是否正确.


作者: whitetiger    时间: 2006-11-17 11:04:12

这个题目有标准经典解法的。

先看二维情况,也就是一个平面中的n条直线,最多把平面划分成多少部分?

解:

记n条直线最多把平面划分成f(n)个部分。

原始数值:f(0)=1;(也可以从f(1)=2开始)

递推公式:

平面中已有n-1条直线,那么新加一条直线,与原(n-1)条直线最多有n-1个交点,这(n-1)个交点把新增直线划分成n个部分,整个平面新增n个部分。

f(n)=f(n-1)+n(n∈Z+)。

最后的结果是f(n)=[n(n+1)/2]+1。

[此贴子已经被作者于2006-11-17 11:39:07编辑过]


作者: whitetiger    时间: 2006-11-17 11:18:18

再看三维的情况,计算方法类似。

解:

记n个平面最多把整个空间划分成g(n)个部分。

原始数值:g(0)=1;

递推公式:

整个空间中已有n-1个平面,那么新加一个平面,与原(n-1)个平面最多有(n-1)条交线。这(n-1)条交线最多把新增平面划分成f(n-1)=[n(n-1)/2]+1个部分,整个空间新增f(n-1)=[n(n-1)/2]+1个部分。

g(n)=g(n-1)+f(n-1)(n∈Z+)。

最后的结果是g(n)=[n(n+1)(n-1)/6]+n+1。

g(10)=176

[此贴子已经被作者于2006-11-17 11:40:16编辑过]


作者: whitetiger    时间: 2006-11-17 11:55:17

补充说明:

1、按道理,应该还有一个一维的结论:

n个点把一条直线分成(n+1)个部分。

在二维推论中用到了这个结论;三维推论中用到二维的结论。

2、我尽量准确表述,大家可以体会一下。

比如:

有的地方没有用“最多”。

里面用的“部分”在不同的地方含义是不同的。


作者: 乌木    时间: 2006-11-17 12:05:22

噢,题目是问“最多……”,楼上的推导蛮抽象,我不懂。不过我3楼的答案是否可以算是“最少”可分为36部分(当作切西瓜那样)?
作者: 邱志红    时间: 2006-11-17 12:17:00

7楼的推理非常精妙。极富有逻辑性,叹服!
作者: whitetiger    时间: 2006-11-20 09:52:16

5楼的基本是正确答案了。

除了最后的加数应该是46以外。

开头的2×2×2,是从3开始推的。从1推,会把规律性、严密性体现得更好。因为“3个平面最多8个部分”也没有给完善的证明。

另,3楼犯了“不完全归纳”的错误。一是没有验证足够的特殊值就开始推测规律;二是递推规律完全没有依据。

n个(不同的)平面“最少”会把空间分割成2n个部分。


作者: 爱因陈数    时间: 2007-5-2 16:33:07

不是有个公式的么

f(n)=(n^3+5n)/6+1

f(10)=176


作者: Cielo    时间: 2007-5-2 22:32:03

最少是11个吧
作者: whitetiger    时间: 2007-5-11 08:55:22

QUOTE:
以下是引用爱因陈数在2007-5-2 16:33:07的发言:

不是有个公式的么

f(n)=(n^3+5n)/6+1

f(10)=176

套公式是没错,关键要知道公式是怎么来的?如何对问题进行推广。
作者: yh891220    时间: 2007-7-24 14:41:05

太经典了,实际可以递推得到n 维情况


作者: libiamo    时间: 2007-8-17 05:52:45

55个?




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