- На прямой отмечены шесть точек A, B, C, D, E, F. Сколько различных отрезков с концами в этих точках можно составить?
Для начала определим, что отрезок задаётся двумя различными точками. В нашем случае у нас есть шесть точек, и мы должны выбрать две из них для создания отрезка. Количество способов выбрать две точки из шести вычисляется с помощью сочетаний:
[ \binom{6}{2} = \frac{6!}{2!(6-2)!} = \frac{6 \times 5}{2 \times 1} = 15 ]
Таким образом, можно составить 15 различных отрезков с концами в этих шести точках.
- Сколько можно начертить треугольников, равных данному, если две вершины этих треугольников совпадают с двумя вершинами данного?
Рассмотрим данный треугольник с вершинами A, B и C. Если мы хотим начертить треугольник, равный данному, и при этом две его вершины должны совпадать с двумя вершинами данного треугольника, то у нас есть следующие пары вершин:
Каждая пара вершин фиксирует одну сторону нового треугольника, равного данному. После выбора двух вершин из треугольника, третья вершина будет определяться однозначно, чтобы треугольник был равен данному.
Таким образом, можно начертить 3 треугольника, равных данному.
- На сколько частей могут разбить плоскость 3 различные прямые?
Рассмотрим, как различные прямые могут пересекаться на плоскости:
- Если все три прямые параллельны, они не пересекаются и делят плоскость на 4 части.
- Если две из трёх прямых пересекаются, а третья параллельна им, то они делят плоскость на 5 частей.
- Если каждая из трёх прямых пересекается с каждой другой, мы получаем 7 частей.
Для общего случая, когда каждая из трёх прямых пересекается с каждой другой, каждая новая прямая добавляет столько новых частей, сколько пересечений она образует с уже существующими прямыми плюс одна новая часть. Этот процесс можно обобщить для n прямых следующим образом:
Для первой прямой:
- Делит плоскость на 2 части.
Для второй прямой:
- Делит плоскость на 2 новые части, плюс одна часть, созданная первой прямой, итого 3.
Для третьей прямой:
- Третья прямая пересекает две предыдущие прямые в двух точках и добавляет 3 новые части (2 пересечения плюс одна часть), итого 7.
Формула для общего количества частей, на которые n прямых могут разбить плоскость, выражается как:
[ P(n) = \frac{n(n+1)}{2} + 1 ]
Подставим n = 3:
[ P(3) = \frac{3(3+1)}{2} + 1 = \frac{3 \times 4}{2} + 1 = 6 + 1 = 7 ]
Таким образом, три различные прямые могут разбить плоскость на 7 частей.