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广一模。

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/15 08:15:19

解题思路: 归纳、猜想、证明
解题过程:
n个平面最多可将空间分成多少个部分
问题提出:
空间n个平面最多可将空间分成多少个部分?
问题分析:
显然,当这n个平面满足以下条件时,所分割的部分数是最多的。
1、 这n个平面两两相交;
2、 没有三个以上的平面交于一点;
3、 这n个平面的交线任两条都不平行。
对于一般情况一下子不易考虑,我们不妨试着从简单的,特殊的情况入手来寻找规律。设n个
平面分空间的部分数为,易知
当时, ;
当时,
当时,
当时,情况有些复杂,我们以一个四面体为模型来观察,可知;
从以上几种情况,很难找出一个一般性的规律,而且当n的值继续增大时,情况更复杂,看来这样不行。那么,我们把问题在进一步简单化,将空间问题退化到平面问题:n条直线最多可将平面分割成多少个部分?(这n条直线中,任两条不平行,任三条不交于同一点),设n条直线最多可将平面分割成个部分,那么
当时,易知平面最多被分为2,4,7个部分。
当时,设条直线将平面分成了个部分,接着当添加上第条直线时,这条直线与前条直线相交有个交点,这个交点将第条直线分割成n段,而每一段将它所在的区域一分为二,从而增加了个区域,故得递推关系式
,即
显然当时, ,当时,我们得到个式子:



……

将这个式子相加,得,即n条直线最多可将平面分割成个部分。
我们来归纳一下解决这个问题的思路:从简单情形入手,确定与的递推关系,最后得出结论。
现在,我们回到原问题,用刚才的思路来解决空间的问题,设个平面将空间分割成个部分,再添加上第个平面,这个平面与前个平面相交有条交线,这条交线,任意三条不共点,任意两条不平行,因此这第个平面就被这条直线分割成个部分。
而这个部分平面中的每一个,都把它所通过的那一部分空间分割成两个较小的空间。所以,添加上这第个平面后就把原有的空间数增加了个部分。由此的递推关系式
, 即
当,时,我们得到如下个关系式


……

将这个式子相加,得

因为 ,
所以
=2+
=
=
=
问题的解:由上述分析和推导可知,n个平面最多可将平面分割成个部分。
巩固练习:
1、①平面上3条直线可将平面分成几个区域?
②空间3个平面可将空间分成几个部分?
③空间5个平面最多可将空间分成几个部分?(下转递16页)
最终答案:略