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數(shù)學(xué)探險(xiǎn)故事之荒島歷險(xiǎn)15(海外部經(jīng)理羅伯特)

來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-08-05 18:14:06

智能內(nèi)容

    也不知怎么回事,這兩天許多外國(guó)旅游者接連來島上。他們被島上美麗的風(fēng)光所吸引,在島上到處跑。羅克得知其中有一艘豪華旅游船將開往美國(guó)。羅克非常高興,想搭乘這艘船去美國(guó)參賽。烏西親自和船長(zhǎng)聯(lián)系,船長(zhǎng)同意后,烏西給羅克買了船票,船明天早晨出發(fā)。
  為了感謝羅克在尋找珍寶中做出的巨大貢獻(xiàn),烏西給羅克舉行了盛大的宴會(huì)。神圣部族所有頭面人物都出席了宴會(huì),美酒佳肴,歡歌笑語,好不熱鬧。神圣部族的成員本來酒量就大,再加上百年珍寶出土,宴會(huì)上大家大碗大碗地喝酒。沒等宴會(huì)散了,一個(gè)個(gè)已酩酊大醉,東倒西歪,語言不清了。
  羅克是滴酒不沾的。他吃了一點(diǎn)菜就悄悄離開了宴會(huì)廳,準(zhǔn)備回到住所整理一下行裝。海島的夜色特別美好,一輪圓月高掛天空,月光給遠(yuǎn)處的沙灘涂上了一層白銀,海浪聲和風(fēng)吹椰樹的沙沙聲匯成了一首十分悅耳的樂曲,羅克陶醉了。
  突然,一個(gè)口袋把羅克的腦袋套住了,然后被人背在身上。盡管羅克拼命掙扎,無奈腦袋被口袋罩住叫不出聲來,被人家背走啦!
  走了大約有10分鐘的時(shí)間,羅克被放到了地上。摘下口袋,羅克用手揉了揉眼睛定睛一看,這不是望海石嗎?一塊酷似人頭像的黑色大石頭,面向著海洋。他再向左右一看,兩邊各站著一個(gè)膀大腰圓的青年人,另一個(gè)是年齡有 50 歲左右的中年男子,正全神貫注地看著他。這個(gè)中年人衣著十分考究,留著八字胡,系著一根黑白條紋領(lǐng)帶,嘴里叼著一只煙斗。顯然,這三個(gè)陌生人都是來島的外國(guó)旅游者。
  中年人嘴邊掛著得意的微笑,圍著羅克慢慢地踱著步子,一邊說:“我們E國(guó)L珠寶公司,盯住神圣部族的老首領(lǐng)麥克羅隱藏的珍寶,已有一個(gè)世紀(jì)了。前些日子小個(gè)子杰克給我們發(fā)來了情報(bào),說一名叫羅克的中國(guó)學(xué)生,幫助他們找到了這批珍寶。杰克又給我們發(fā)來情報(bào),說他已經(jīng)把珍寶弄到了手,讓我們趕緊派人來接這批珍寶。可是,緊接著杰克第三次送來情報(bào),詢問你這個(gè)羅克,是不是L珠寶公司派來取珍寶的人?說你已經(jīng)答對(duì)了規(guī)定暗號(hào)的前兩道題。我一想,不好,出事啦!我這次只好親自出馬嘍。”
  羅克問:“你是誰?”
  旁邊的一個(gè)青年說:“這是我們L珠寶公司海外部經(jīng)理羅伯特先生。”
  羅伯特點(diǎn)了點(diǎn)頭說:“是的。E 國(guó)本土以外的珍寶和古董的買賣、特工人員的派遣,全部由我負(fù)責(zé)。我從來沒有派遣你羅克來取珍寶呀!”
  羅克把頭一扭,“哼”了一聲。
  羅伯特笑了笑說:“幸好,小個(gè)子杰克留了個(gè)心眼,沒有把三道題目都對(duì)你講,只講了兩道。其實(shí),把第三道題告訴你,你也答不出來。”
  羅克搖了搖腦袋說:“我不信!”
  “不信你就聽著。”羅伯特說,“威力無比的太陽神阿波羅,要經(jīng)常巡視他管轄的三個(gè)星球。他巡視的路線是:從他的宮殿出發(fā),到達(dá)第一個(gè)星球視察后,回到自己的宮殿休息一下;再去第二個(gè)星球視察后,又回到自己的宮殿休息;最后去第三個(gè)星球視察后,再回到宮殿。一天,阿波羅心血來潮,想把自己的宮殿搬到一個(gè)合適的位置,使自己巡視三個(gè)星球時(shí),所走的路程最短。你說,阿波羅選擇什么地方建宮殿最合適?”
  羅克把眼一瞪說:“你沒有告訴我這三個(gè)星球的位置,我怎么解呀?”
  “隨便找三個(gè)點(diǎn)就行。”羅伯特隨手在地上畫了三個(gè)點(diǎn)。
  羅克稍微想了一下說:“我把這三個(gè)星球分別叫做A、B、C點(diǎn),連接這3點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形。這樣一來,問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)學(xué)問題了:求一點(diǎn)O,使得OA+OB+OC最小。”
  羅伯特點(diǎn)了點(diǎn)頭說:“不愧人家稱你為大數(shù)學(xué)家,果然名不虛傳。”
  羅克連說帶畫,他說:“以△ABC 的三邊為邊,依次向外做 3 個(gè)等邊三角形:△ABC',△BCA',△ACB'。連接 CC'和 BB',兩線交于 O,則 O就是阿波羅建宮殿的位置。”

  羅伯特吸了一口煙,又緩緩?fù)铝顺鰜怼K换挪幻Φ貑枺?ldquo;什么道理?”
  “道理嘛,可就要難一點(diǎn)。”羅克眨巴著大眼睛問,“你不怕證明過程比較長(zhǎng)嗎?”
  羅伯特笑了笑說:“不怕,難題證起來自然要點(diǎn)力氣嘍!”
  “不怕就好。”羅克說,“這個(gè)問題要分兩部分證明。你看這個(gè)圖,我連接OA,先來證明A、O、A'三點(diǎn)共線。”
  羅克向旁邊的青年要了一張紙、一支筆,開始寫出第一部分證明:
  由于你畫的三角形每個(gè)角都小于120°,所以O(shè)點(diǎn)必在△ABC的內(nèi)部。在△ABB'和△AC'C中,
  ∵AB'=AC,AB=AC'(等邊三角形兩邊相等),
  又∵∠BAB'=∠BAC+∠CAB'
   =∠BAC+∠C'AB=∠C'AC,
  ∴ △ABB'≌△AC'C(邊,角,邊)。
  由于全等三角形的對(duì)應(yīng)高相等,所以 A 點(diǎn)到 OB'、OC'的距離相等,A點(diǎn)必在∠B'OC'的角平分線上。
  ∵∠AB'B=∠ACC'(全等三角形中對(duì)應(yīng)角相等)
  ∴B'、C點(diǎn)必在以AO為弦的圓弧上,也就是A、O、C、B'四點(diǎn)共圓。
  ∵∠COB'=∠CAB'=60°(圓弧上的圓周角相等)
  ∴∠BOC=180°—60°=120°,而∠BA'C=60°,
  因此A'、B、O、C一定共圓。
  ∵A'B=A'C,

  

  ∴OA'為∠BOC的角平分線。
  又∵∠BOC與∠B'OC'為對(duì)頂角
  ∴A、O、A'三點(diǎn)共線。也就是說AA'、BB'、CC'三線共點(diǎn)。
  羅克抬起頭來問羅伯特說:“你看懂了嗎?”
  “哈、哈。”羅伯特大笑了兩聲說,“我是大學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè),能連這么個(gè)簡(jiǎn)單的證明都看不懂?笑話!”
  “嗯?”羅克好奇地問,“你是學(xué)數(shù)學(xué)的,怎么干起偷盜人家國(guó)寶的缺德事?”
  羅伯特磕掉煙斗里的煙灰說:“不干缺德事掙不了大錢呀!數(shù)學(xué)再美好,也變不成金錢呀!”
  “哼,學(xué)數(shù)學(xué)的也出了你這么個(gè)敗類!”羅克狠狠瞪了羅伯特一眼。
  羅伯特?cái)[擺手說:“廢話少說,你快把第二部分給我證出來!”
  羅克連話也沒說,就低頭寫了起來:
  ∵前面已證明O、C、B'、A四點(diǎn)共圓,
  又∠AB'C=60°,
  ∴∠AOC=120°。
  同理可證∠BOC=∠BOA=120°。
  如下圖,過 A、B、C分別作OA、OB、OC的垂線,兩兩相交構(gòu)成新的三角形DEF。

  ∵∠AOB=∠BOC=∠AOC=120°,
  ∴∠D=∠E=∠F=60°,
  即△DEF為等邊三角形。
  設(shè)等邊△DEF的邊長(zhǎng)為a,高為h。

 
  ∴OA+OB+OC=h。    (1)
  任取異于O的點(diǎn)O',由于O'點(diǎn)的位置不同,可分O'點(diǎn)在△DEF的內(nèi)部、邊上、外部三種情況進(jìn)行討論。
  我們先討論O'在△DEF的內(nèi)部。
  

  

  類似的方法可證明O'在△DEF上及△DEF外的情況。
  羅克把證明結(jié)果往羅伯特面前一推說:“第二部分證完了,你自己去看吧!”
  羅伯特把證明仔細(xì)看了兩遍,點(diǎn)了點(diǎn)頭說:“不愧是位大數(shù)學(xué)家,這么難的歷史名題被你輕易證出來了。”
  羅克說:“題目我也給你做出來了,是不是該放我走了。我明天要乘船去華盛頓,今天要收拾一下行裝。”
  “去華盛頓,那太容易了。港口停泊的那艘豪華游船就是我們L珠寶公司的,可以隨時(shí)為你服務(wù)。不過??”羅伯特講到這兒突然又把話停住了。
  “不過,你有什么話痛痛快快地說出來,不用裝腔作勢(shì)!”羅克一點(diǎn)兒也不客氣。
  “好!既然你喜歡痛快,那我就直說了吧!”羅伯特猛地吸了一口煙,說,“我們L珠寶公司盯住神圣部族的這份珍寶已有很長(zhǎng)時(shí)間了,今日一旦被發(fā)掘出來,怎么會(huì)輕易放手呢?我們想請(qǐng)你幫幫忙?把這批珍寶給我們弄到手!”
  羅克搖搖頭說:“我怎么能幫這個(gè)忙?對(duì)不起,我?guī)筒涣四銈兊拿Α?rdquo;
  羅伯特?cái)[擺手說:“不要把話說絕了!你如能幫我們把珍寶弄到手,原來答應(yīng)給小個(gè)子杰克的200萬英鎊給你。你知道200萬英鎊有多少?它可以買一座城市!”
  羅克笑了笑說:“200 萬英鎊買一座城市?哪有那么便宜的城市?你不用騙我,我也不要那200萬英鎊。”
  羅伯特把雙眉一皺說:“如果你執(zhí)意不同意,那就別怪我不客氣啦!伙計(jì),給他點(diǎn)顏色看看!”兩名打手拿出一根繩子,上來就把羅克雙手捆在一起,準(zhǔn)備把他吊在樹上。

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