Куб со стороной 5 сложен из 125 кубиков со стороной 1. Сколько маленьких кубиков пересекает плоскость, перпендикулярная одной из диагоналей куба и проходящая через ее середину?
Введем систему координат так, чтоб куб располагался в первом октанте (множестве точек с неотрицательными координатами) и упомянутая в условии диагональ выходила из начала координат O. Середина диагонали куба имеет координаты следовательно, указанная плоскость задается уравнением Рассмотрим один из 125 кубиков. Пусть ближняя к точке O вершина имеет координаты где целые числа k, m, n удовлетворяют неравенствам и Дальняя от точки O вершина имеет координаты
что эквивалентно условию
Принимая во внимание целочисленность суммы получаем лишь три варианта: или Вычислим количество кубиков каждого из трех типов.
а) Если Перечислим способы разбить 5 на три слагаемых, и укажем количество различных перестановок этих слагаемых:
б) Если то
в) Если Все такие кубики симметричны аналогичным с условием относительно центра куба — всего 18.
Итого:
Ответ: 55.