作者jefftong (杰夫童)
看板puzzle
标题Re: [问题] 牛刀小试五问 02
时间Thu Jul 12 01:18:53 2012
※ 引述《cj6u40 (阿克 \⊙▽⊙/)》之铭言:
: ══════════════ 牛刀小试五问 02 ═══════════════
: 第二问
: 数学老师选定一个球面,并在其上找出整数坐标点。以下是他列出的部分例子:
: A(3,6,14)、B(11,2,6)、C(4,13,4)。後来,他惊讶地发现,这个球面上的正整数
: 坐标共超过一百个!该球面中心坐标为何?其上共有几个正整数坐标点?
下面是我解题的一些想法,还有笔记,不过有些地方没想通,希望有高手能解答
一开始只想到类似三角形找外接圆圆心,是做三边的中垂线
所以就先找出三边的中垂面的方程式,来看看有没有解?
大概就是找中点,找平面向量,代入中点得方程式
AB中点 :(A+B)/2 = (7,4,10)
向量 : A-B = (-8,4,8)
AB中垂面:-2x+y+2z=10
BC中点 :(B+C)/2 = (15/2,15/2,5)
向量 :B-C = (7,-11,2)
BC中垂面:7x-11y+2z=-20
CA中点 :(C+A)/2 = (7/2,19/2,9)
向量 :(C-A) = (1,7,-10)
CA中垂面:x+7y-10z = -20
三个中垂面会交出一条直线,圆心会在这条直线上
再来就有点卡住了
就先试着用这三个方程式来消掉一些变数
得到以下三个方程式
-3x+4y=10
-5y+6z=10
-5x+8z=30
这三个方程式代表直线在xy,yz,zx平面上的投影
然後我就卡住了,突然发现,有个简单解(10,10,10)可以满足三个方程式
所以找到一个圆心(10,10,10)
代入求与三点ABC的距离
(7,4,-4) = 49+16+16=81
(1,8,4) = 1+64+16=81
(6,3,6) = 36+36+9=81
所以得到半径为9
然後找到四组可能的整数解
(0,0,9) 3种排列*2(正负) = 6个
(4,4,7) 3种排列*2(正负)^3 = 24个
(3,6,6) 3种排列*2(正负)^3 = 24个
(1,4,8) 6种排列*2(正负)^3 = 48个
6+24+24+48 = 102 个点
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◆ From: 123.195.98.221
1F:→ cj6u40:我後来发现好像是我自己简化题目把其中一点省略的结果QQ 07/12 01:25
2F:→ cj6u40:因为题目本来就给了四个点,你目前这个答案是对的 07/12 01:25