大学几何题

教育身边事 · 2025-01-07 10:39:04

北京大学强基考题

题目:在体积为1的正方体内取一个点,过这个点作三个平行于正方体面的平面,将正方体分为若干个长方体,则这些长方体中体积不大于1/2的长方体个数的最小值为多少?

解析

设该点与正方体三组对面的距离分别为a, b, c。

正方体的体积为1,因此每个小长方体的体积为$frac{1}{a times b times c}$。

题目要求这些长方体中体积不大于$frac{1}{2}$的长方体个数的最小值,即求$frac{1}{a times b times c} leq frac{1}{2}$的最小整数解。

通过分析可得,当a, b, c中至少有两个为1时,体积不大于$frac{1}{2}$的长方体个数达到最小值。

因此,最小值为$leftlfloor frac{1}{1 times 1 times 1} rightrfloor + leftlfloor frac{1}{1 times 1 times frac{1}{2}} rightrfloor + leftlfloor frac{1}{1 times frac{1}{2} times 1} rightrfloor + leftlfloor frac{1}{frac{1}{2} times frac{1}{2} times 1} rightrfloor = 1 + 1 + 1 + 2 = 5$。

数学专业大学生竞赛几何训练题

题目:证明:如果$vec{A}, vec{B}, vec{C}$共线,那么$vec{A} + vec{B} + vec{C} = vec{0}$。

解析

因为$vec{A}, vec{B}, vec{C}$共线,存在实数$m$使得$vec{A} = mvec{B}$且$vec{C} = mvec{B}$。

因此,$vec{A} + vec{B} + vec{C} = mvec{B} + mvec{B} + mvec{B} = m(vec{B} + vec{B} + vec{B}) = m cdot 3vec{B} = vec{0}$。

空间解析几何习题

题目:设$L$为平面$alpha$上的一条直线,$M_1(t_1, 2t_1, t_1 - 1)$,$M_2(t_2, 3t_2, 2t_2 - 1)$,$M_0(0, 0, -1)$,且$M_0M_1 parallel M_0M_2$,求直线$L$的方程。

解析

由于$M_0M_1 parallel M_0M_2$,则向量$overrightarrow{M_0M_1} = (t_1, 2t_1, t_1 - 1)$与$overrightarrow{M_0M_2} = (t_2, 3t_2, 2t_2 - 1)$平行。

因此,存在实数$k$使得$(t_2, 3t_2, 2t_2 - 1) = k(t_1, 2t_1, t_1 - 1)$。

比较向量的对应分量,得到方程组:

$$

begin{cases}

t_2 = kt_1

3t_2 = 2kt_1

2t_2 - 1 = k(t_1 - 1)

end{cases}

$$

解得$k = frac{3}{2}$,$t_1 = 2$,$t_2 = 3$。

因此,直线$L$的方程为$frac{x - 2}{3 - 2} = frac{y - 4}{3 - 4} = frac{z + 1}{2 + 1}$,即$x

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