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seramat
V2EX  ›  问与答

求解:世界上最难的”简单“几何题

  •  
  •   seramat · 2016-11-21 10:25:49 +08:00 · 7215 次点击
    这是一个创建于 2929 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。
    P1.gif P2.gif

    据称是"world's hardest easy geometry problem"。要求只准使用基本几何方法(初中级别),如三角形内角和 180 度,等腰三角形相等两边的对角相等,相似三角形和恒等三角形的定理等,求 x 的角度。

    39 条回复    2016-11-22 10:05:42 +08:00
    zrp1994
        1
    zrp1994  
       2016-11-21 10:53:32 +08:00
    This diagram is drawn to scale.
    这么说可以直接用量角器量么?
    seramat
        2
    seramat  
    OP
       2016-11-21 11:00:43 +08:00
    @zrp1994 不可以,要几何算出来,当然,答案可以猜出来,分别是 30 度(P2)和 20 度(P1),求证明。
    giuem
        3
    giuem  
       2016-11-21 11:15:06 +08:00
    一个几何题要作这么多辅助线,真的是……
    ianzhou233
        4
    ianzhou233  
       2016-11-21 11:18:37 +08:00 via Android
    最近全是这类题!…
    soland
        5
    soland  
       2016-11-21 11:19:59 +08:00
    太简单了,三角形内角和 180 度,等腰三角形相等两边的对角相等,自己算算吧,小学生问题。
    holyghost
        6
    holyghost  
       2016-11-21 11:36:03 +08:00
    matrix67 上好像有,解法挺巧的,第一次看到之后觉得自己就是个傻逼。
    seramat
        7
    seramat  
    OP
       2016-11-21 11:46:20 +08:00
    @soland 请教能让小学生(初中生也行)理解的解法,特别是 P1
    murmur
        8
    murmur  
       2016-11-21 11:46:45 +08:00   ❤️ 1
    我还以为是五点共圆
    whwq2012
        9
    whwq2012  
       2016-11-21 11:47:41 +08:00 via Android
    @holyghost 哪一篇啊,我翻到底也没看到
    dxfree
        10
    dxfree  
       2016-11-21 11:49:23 +08:00
    这两题解法没区别吧。。。
    dxfree
        11
    dxfree  
       2016-11-21 11:59:40 +08:00
    P1 , D 是线段中点; P2 , E 是线段中点;
    往后应该是三角函数计算了吧。
    高中数学三角函数学的最差……
    ynyounuo
        12
    ynyounuo  
       2016-11-21 11:59:54 +08:00
    主要思路:利用三角形内角和和等腰三角形定理,通过添加辅助线来构建等腰三角形来联系起来边和角
    imn1
        13
    imn1  
       2016-11-21 12:02:19 +08:00
    N 元一次方程组就可以了
    利用中间的交叉形成的四个角,例如题一是 50/130 度各一对,题二是 70/110 度各一对
    ynyounuo
        14
    ynyounuo  
       2016-11-21 12:03:04 +08:00
    P1 有点难度,我想想
    seramat
        15
    seramat  
    OP
       2016-11-21 12:07:25 +08:00
    @ynyounuo 谢谢,我也是这个解法做出来的,但是 P1....这个方法不管用了
    ynyounuo
        16
    ynyounuo  
       2016-11-21 12:07:44 +08:00
    之前还看过一道类似的 IBM 的类似的题,也是各种人说简单,实际上是因为数学差引申的数学直觉是错误的。

    Ponder This Challenge:
    We have a triangle ABC, with a point D on side AB, E, on side BC, and F on side CA. The smaller triangle, DEF, is equilateral. The line segments AD, BE, and CF all have equal length.
    Problem: Prove that ABC is also equilateral.

    Comment: Although we have a solution for this problem, it is not a simple one.

    原文: https://www.research.ibm.com/haifa/ponderthis/challenges/August1998.html
    ynyounuo
        17
    ynyounuo  
       2016-11-21 12:08:20 +08:00
    @seramat 是的 - - P1 有点难度,我还在各种画。
    ynyounuo
        18
    ynyounuo  
       2016-11-21 12:13:49 +08:00
    @seramat 能用三角函数吗(我初中应该学了这个)
    imn1
        19
    imn1  
       2016-11-21 12:15:24 +08:00
    @imn1
    呃,想简单了,还是要辅助线
    seramat
        20
    seramat  
    OP
       2016-11-21 12:17:00 +08:00
    @ynyounuo 不能,要求和 P2 一样,还是三角形 /等腰三角形 /等边三角形 /相似三角形 /恒等三角形
    sixg0d
        21
    sixg0d  
       2016-11-21 12:26:14 +08:00
    @dxfree 你确定是中点?
    ob
        22
    ob  
       2016-11-21 12:29:31 +08:00 via Android
    做个记号
    tabris17
        23
    tabris17  
       2016-11-21 12:30:44 +08:00
    辅助线辅助线辅助线辅助线
    holyghost
        24
    holyghost  
       2016-11-21 12:31:16 +08:00 via iPhone
    @whwq2012 额,可能我记错了。抱歉。
    dxfree
        25
    dxfree  
       2016-11-21 12:36:16 +08:00
    @sixg0d 确实不是(逃
    seramat
        26
    seramat  
    OP
       2016-11-21 12:59:24 +08:00
    @dxfree 2 个都不是
    xvx
        27
    xvx  
       2016-11-21 13:03:22 +08:00 via iPhone
    @imn1 我也觉得列个方程就行了……
    ynyounuo
        28
    ynyounuo  
       2016-11-21 13:07:00 +08:00
    @seramat
    放弃了
    我用三角函数列方程在得到的结果是
    http://mathb.in/107315
    imn1
        29
    imn1  
       2016-11-21 13:12:32 +08:00
    @xvx
    我试了一下,还是要辅助线
    细看了一下图,以左右对称(指左右已知条件,不是说图形), x 需要求解的情况下,左边 D 点同样位置的角也很难求,两者性质是一样的,所以需要辅助线
    ynyounuo
        30
    ynyounuo  
       2016-11-21 13:49:35 +08:00
    @seramat
    我手写了一遍解,这题目如果用三角函数的话,无论角度如何变化,结果都可以用一个通式子来解决,当然结果是 {ans} +nπ,第一个限定就是三角形内角和的限制 [0,π]



    至于几何解法估计会很麻烦 - - 我暂时先不看答案,改天抽时间看看这道题
    RockShake
        32
    RockShake  
       2016-11-21 14:22:07 +08:00
    P1 确实挺难的,先放着,等下认真看下
    seramat
        33
    seramat  
    OP
       2016-11-21 14:38:23 +08:00
    @ynyounuo 应该是做出来了,等会贴出来大家检查
    seramat
        34
    seramat  
    OP
       2016-11-21 14:50:42 +08:00
    <img src="https://img.ssvpn.win/images/2016/11/21/2016-11-21_144824.png" alt="2016-11-21_144824.png" border="0" />
    seramat
        35
    seramat  
    OP
       2016-11-21 14:52:31 +08:00
    https://img.ssvpn.win/images/2016/11/21/2016-11-21_144824.png
    ynyounuo
        36
    ynyounuo  
       2016-11-21 15:03:16 +08:00
    @seramat
    我就不看你的答案了,我现在稍微扫了几个网上的讨论
    这类问题因为是 https://www.jstor.org/stable/pdf/3604747.pdf 中 Langley 首次提出(当时是 P2 )然后被统称为 Langley ’ s Adventitious Angles

    我扫了之后,除了答案和图形化解释之外,最好的解释大概是这个:
    http://mathcircle.berkeley.edu/BMC4/Handouts/geoprob.pdf

    来源于这里:
    http://math.stackexchange.com/a/6945/115968

    你可以看看 #16 那道题也非常典型的是一道看似简单的难题:
    https://www.v2ex.com/t/322000?p=1#r_3776281
    sun2920989
        37
    sun2920989  
       2016-11-21 15:32:39 +08:00
    初中时候做过,第一个和第二个都做过,这都多少年了.
    只记得好几条辅助线才可以.
    kaneg
        38
    kaneg  
       2016-11-21 21:46:12 +08:00 via iPhone
    研究了一番,看似思路很清楚,演算一通结果却在兜圈子。要是放在初中那时候,运用一些奇技淫巧,估计能做出来,
    seramat
        39
    seramat  
    OP
       2016-11-22 10:05:42 +08:00
    @ynyounuo 我看看,这个 paper 讲的是 P2, 简单多了。我搜了一下 P1 ,貌似我这个方法还没有人提出来过。再看看 IBM 的这个题
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