最难的一道奥数题 (奥数题中最难的一道)

今天的目标是解2006年华杯赛真题,所用知识不超过小学4年级,让你家小朋友试一试,每天进步一小点:

一根长木条的长度为L,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。按刻度线将木条锯开,共得到170段长短不等的木条,其中最长的小木条恰好有100根。请问m和n是多少?

该题目属于均线等分问题,解题思路可化为以下三道题目:

题目一(简单)

一根长木条,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。请问重合的刻度线共有多少条?

题目二(中等难度)

一根长木条的长度为L,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。按刻度线将木条锯开,共得到若干段长短不等的木条。请问最长的小木条有多长?最长的小木条有多少块?

题目三(进阶思考,华杯赛真题)

一根长木条的长度为L,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。按刻度线将木条锯开,共得到170段长短不等的木条,其中最长的小木条恰好有100根。请问m和n是多少?

以下为答案:

题目一:

答: d-1条,其中d是m和n的最大公约数。

只有在(Lk)/d长度处,红色线条和黑色线条才会重合,其中k=1,2,……,d-1。

显然,共有d-1条线重合。

题目二:

答: 最长的小木条长度为L/m,共m-n+d个小木条,其中d是m和n的最大公约数。

显然,小木条两端是红色刻度线时最长,为L/m。

那些不是L/m长度的小木条,是因为边上有一条黑色刻度线,而黑色刻度线共有n-1条。

又从题目一知道,黑色与红色刻度线重合的共有d-1条,

所以,共有n-d条单色的黑色刻度线。

因为小木条最长为L/m,而m>n,故不会出现两端都是黑色刻度线的情况。

这n-d条单色黑色刻度线说明有2(n-d)块小木条的长度不是L/m。

全部线条数是(m-1)+(n-1)-(d-1)=m+n-d-1;

全部小木条数是(m-1)+(n-1)-(d-1)+1=m+n-d。

所以,长度为L/m的小木条数为:m+n-d-2(n-d)=m-n+d。

题目三:

答:m=135,n=40。

从题目二知道,全部小木条数是m+n-d,最长的小木条数为m-n+d。

因此:m+n-d=170,m-n+d=100。

故,m=135,n-d=35。

因为d是m和n的最大公约数,

则:d是135的约数,也是35的约数。

而135和35的公约数只有1和5,

当d=1时,n=36,与d是m和n的最大公约数矛盾;

所以,d=5,n=40,m=135。