一厂家有一批长 、宽 的矩形红布。现该厂家要将每块矩形红布剪一次后拼成一面三角形旗子,则红布可以拼成三角形旗子的种数是( )。
按一次直线剪裁,两片都是凸多边形。
拼成三角形时接缝两端必须是两片各自的顶点,顶点数先限制剪口必须过原顶点;之后只需区分对角线和顶点到对边中点两类。
矩形沿一条线段剪成两片后,若拼为三角形,两凸片的接缝是一整条共有边。接缝端点不能落在某片边内部,否则该处180°再加另一片正角会破坏凸性。若剪口两端都非原顶点,两片顶点总数为8,合并接缝两端后仍至少4个外边界顶点,不能成三角形。因此剪口至少过一个矩形顶点。
若为对角线,两片均为直角边30、40及斜边50的三角形。分别沿长、短直角边拼,使两直角在接缝一端合为平角,得到边长组
沿斜边不能形成平角,不产生三角形。
若只过一个顶点,则为三角片与直角梯形。设被截对边长w、另一边长h,截点到相邻角距离t。三角片角为90°、φ、90°−φ,梯形角为90°、90°、φ、180°−φ,其中tanφ=h/t。两片共7个顶点,要成三角形,接缝两端的角都须合为180°。通常只能将三角片含90°、φ的边t与梯形含90°、180°−φ的边w−t相接,故t=w/2。φ=45°时还可能比较另一条直角边,但长度匹配要求w=2h,本题40与30不满足。于是两种方向分别得到直角边长组
这两种直角三角形与前两种等腰三角形互不全等。因此共有
选 。
四种旗子的面积分别为60×40/2、80×30/2、40×60/2、30×80/2,均等于原布面积1200。每种均可由上述两片一次拼接实现;分类同时排除了不经过原顶点的剪口。这里“剪一次”按直线剪裁并且全部布片无重叠拼接理解。
两凸片拼成三角形,接缝端点的角必须互补;先用顶点数排除大类,再比较角和与边长,可避免只画出几种却未证明穷尽。
两片拼三角形先用接缝端点角和及顶点数排大类,再核边长匹配和可行构造;只画出若干拼法不足以证明种数。
核心工具:有限枚举与去重
已记下,谢谢!